Физики отправили луч света в прошлое

Новая технология не означает, что ученые фактически повернули вспять течение времени. Скорее, они нашли способ побудить оптическую волну пересечь прямой путь в обратном направлении, возвращаясь к своей исходной точке.

Читай также: Физики смогли заморозить свет

Впервые обращение оптических волн было достигнуто с полным контролем над всеми степенями свободы света одновременно.

Это было бы огромным достижением само по себе, но необходимая высокая степень пространственно-временного контроля имеет значение для таких приложений, как визуализация, нелинейная оптика и микроманипуляции.

Инверсия времени волн происходит, когда волна, распространившись через среду, повторно излучается таким образом с другой стороны, что она точно повторяет свой путь обратно к источнику. Эти два пути математически точно такие же, за исключением направления времени.

Это было достигнуто с помощью низкочастотных волн, таких как акустические волны, волны на воде и, в электромагнитном спектре, микроволны. Физики ранее также достигли частичного пространственно-временного контроля оптических волн; но гораздо более высокие частоты оптических волн труднее измерить и, следовательно, контролировать.

Читай также: Открыто новое состояние света

Это то, что делает работу физиков из Университета Квинсленда (UQ) в Австралии и Nokia Bell Labs такой замечательной.

"Представьте, что из крошечной точки пропускается короткий световой импульс через какой-то рассеивающий материал, например туман", - объясняет физик UQ Микаэль Мунаикс. "Свет начинается в одном месте в пространстве и в один момент времени, но рассеивается, когда проходит сквозь туман и достигает другой стороны в разных местах в разное время. Мы нашли способ точно измерить, где весь этот рассеянный свет приходит и в какое время, а затем создает "обратную" версию этого света и отправляет ее обратно через туман".

Этот переизлучаемый свет повторяет исходный процесс рассеивания, чтобы вернуться в единственную точку, из которой был испущен первый луч, в единый момент времени.

Устройство команды состоит из формирователя импульсов для управления формой лазерных импульсов и многоплоскостного преобразования света, которое позволяет команде преобразовывать свет в пространстве.

Читай также: Ученые научились поднимать предметы светом

Таким образом, исследователи могли управлять светом в двух пространственных степенях - амплитуде и фазе, а также в одном временном градусе, когда он проходил через оптическое волокно.

Получившуюся в результате обращенную во времени волну, по словам исследователей, можно сравнить со случайно выглядящим облаком света.

"Чтобы создать это световое облако, вам нужно взять первый шар света, летящий в систему, а затем вылепить из него желаемую трехмерную структуру", - говорит физик UQ Джоэл Карпентер. "Скульптура должна происходить в масштабе времени триллионных долей секунды, так что это слишком быстро, чтобы лепить с использованием каких-либо движущихся частей или электрических сигналов - подумайте об этом как о стрельбе по глиняному шарику на высокой скорости через статическое устройство без движущихся частей, который разрезает мяч, отклоняет части, а затем рекомбинирует части, чтобы создать выходную скульптуру, и все это, когда глина пролетает сквозь нее, не замедляясь".

Исключительный контроль, достигнутый командой, можно увидеть в серии изображений. Они настроили устройство так, чтобы на дальнем конце свет формировал формы, такие как буквы алфавита или смайлик.

Хотя изображения милые, они также вызывают большой интерес: такой уровень контроля может позволить волне сфокусироваться на области, недоступной традиционными средствами. Сама среда может использоваться для фокусировки повторно рассеянного света.

"Этот новый тип управления в оптике, - пишут исследователи в своей статье , - может открыть множество возможностей, которые не являются просто обобщениями предыдущих демонстраций низкочастотных явлений с такими приложениями, как нелинейная микроскопия, микрообработка, квантовая оптика, оптический захват, нанофотоника и плазмоника, оптическое усиление и другие новые нелинейные пространственно-временные явления, взаимодействия и источники".

Напомним, ранее сообщалось, что физики доказали существование петли времени.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.

• Теги:
• физика
• свет
• время