Фізики з Ізраїльського технологічного інституту підтвердили, що темні структури можуть рухатися швидше за світло
Дослідники з Техніону вперше експериментально довели, що темні структури всередині світлового потоку здатні перевищувати швидкість світла, відкриваючи нові горизонти у фізиці.
Фізики з Ізраїльського технологічного інституту (Техніон) здійснили революційне відкриття, яке вперше експериментально підтвердило, що темні структури, що виникають всередині світлового потоку, можуть рухатися швидше за саме світло. Це відкриття, опубліковане в авторитетному науковому журналі Nature, стосується так званих оптичних вихрів або фазових сингулярностей — специфічних точок нульової інтенсивності, які нагадують темні "дірки" у світловій хвилі.
Ці оптичні вихрі, які не мають маси чи енергії, не суперечать теорії відносності, оскільки не передають інформацію. Їхній рух є результатом зміни геометрії хвильового малюнка, що відкриває нові можливості для дослідження фізичних явищ.
Для фіксації цього унікального явища вчені скористалися двовимірним матеріалом — гексагональним нітридом бору. У цьому матеріалі виникають фононні поляритони, які є гібридами світла та атомних коливань. Вони рухаються значно повільніше за чисте світло у вакуумі, що дозволяє детально відстежувати їхні взаємодії та поведінку.
Головним викликом для дослідників стала надзвичайно висока швидкість процесів, оскільки події відбуваються протягом лише 3 квадрильйонних часток секунди. Завдяки використанню надшвидкісного електронного мікроскопу та методу електронної інтерферометрії, вчені змогли здійснити покадрову зйомку, на якій видно, як два оптичні вихрі з протилежними зарядами притягуються один до одного і прискорюються до надсвітлових значень, безпосередньо перед моментом їх взаємного знищення.
Керівник проєкту, Ідо Камінер, підкреслив, що це досягнення виявляє універсальні закони природи, які спільні для різних фізичних явищ, таких як звукові хвилі, потоки рідини та навіть надпровідники. Новий метод мікроскопії, розроблений в рамках цього дослідження, дає вченим потужний інструмент для картування нанорозмірних явищ, які раніше були занадто швидкими для спостереження.
Наступним кроком у дослідженнях стане вивчення складнішої динаміки вихрів у тривимірному просторі. Це може відкрити нові горизонти у розумінні прихованих механізмів, які діють у хімії та біології, та сприяти подальшому розвитку науки.