Новое состояние света

29.05.2016

Свет помимо распространения в определенном направлении способен еще и вращаться вокруг него, что характеризуется параметром, названным полным угловым моментом. Как и другие квантовые характеристики, угловой момент дискретен и принимает только определенные допустимые значения. До сих пор считалось, что его величина в соответствии с квантовой теорией должна быть кратна постоянной Планка h - фундаментальной физической константе, которая определяет масштаб квантовых эффектов. Напомним, что, например, энергия фотона равна произведению этой константы на частоту. Соответственно, и минимально возможное изменение углового момента пропорционально h.

Физики из Тринити колледжа (Дублин, Ирландия) экспериментально обнаружили, что при двумерном распространении света в специально сконструированной установке его полный угловой момент может быть кратен h/2, то есть в два раза меньшей величине. Это открытие важно как для понимания природы и поведения света, так и для его практического использования. Ведь кратность углового момента величине h делает поведение фотонов аналогичным поведению частиц с целым спином (бозонов), а пропорциональность h/2 сообщает фотонам "фермионные" свойства (напомним, что фермионы обладают полуцелым спином). Результаты исследования опубликованы в интернет-журнале Science Advances.

Для понимания сути явления можно привести аналогию с телом, вращающимся вокруг своей оси. Предшествующие взгляды соответствовали тому, что скорость вращения тела могла изменяться порциями с величиной, пропорциональной h, а ирландские физики обнаружили, что шаг изменения может быть в два раза меньше.

То, что названо "вращением света" вокруг направления распространения, процесс более сложный, чем вращение тела вокруг оси. Здесь можно выделить две составляющие. Первая - поворот вектора электрического поля световой волны по мере ее распространения в пространстве, называемый круговой поляризацией света и определяющий спин фотона. Вторая - закручивание фронта световой волны, характеризуемое орбитальным угловым моментом. Полный угловой момент фотона представляет собой сумму спинового и орбитального вкладов.

В обычном трехмерном случае все эти величины будут пропорциональны h, или, другими словами, соответствующие квантовые числа будут целыми. Если же создать двумерную систему для распространения света, то квантовое число для углового момента может стать полуцелым, что исследователи и наблюдали в данном эксперименте.

<< Назад: Технология E Ink Advanced Color ePaper 29.05.2016

>> Вперед: Первый в мире спутник квантовых коммуникаций 28.05.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Тонкие плазменные излучатели: революция в шумоподавлении 13.07.2023 Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL) в Швейцарии предоставила компании Sonexos лицензию на коммерческую реализацию своей технологии активного шумоподавления с использованием тонких плазменных излучателей, над которой исследователи работали несколько лет. Команда исследователей EPFL разработала ультратонкую систему активного шумоподавления, используя плазменные излучатели, ионизирующие воздух. Слои толщиной 17 мм способны блокировать шум на частоте 20 Гц также эффективно, как и 4-метровая стена. Активное шумоподавление (ANC) основывается на измерении звуковых волн с помощью микрофона и создании антиволн, противодействующих звуку. ANC хорошо работает в наушниках и автомобилях, где акустическая среда относительно контролируема. ANC также может быть применено в помещении, но для подавления низкочастотного длинноволнового шума требуется большое количество динамиков или массивная стена. Что, если бы излучатели были сверхтонкими листами, а не массивными диффузорами? Команда EPFL Acoustic Group разработала систему шумоподавления на основе ионных плазменных излучателей, которые легки, тонки, просты в производстве и экономически доступны. Излучатели работают подобно ионным двигателям: они ионизируют окружающий воздух с помощью электрического поля и создают плазму из положительно и отрицательно заряженных частиц. Затем эти ионы магнитно ускоряются и отталкиваются от окружающего воздуха, создавая контрдавление. Путем изменения напряжения можно мгновенно регулировать количество проталкиваемого воздуха. Плазменные излучатели не претендуют на конкуренцию с обычными динамиками в качестве звука, но они очень чувствительны к изменениям напряжения, благодаря отсутствию тяжелой мембраны. Ранее ионные излучатели успешно демонстрировали свою эффективность в подавлении высоких частот, но за последние несколько лет исследователям удалось добиться блокировки и низких звуков. Частота 20 Гц является нижней границей человеческого слуха, а длина волны на этой частоте составляет 17 метров. Обычным акустическим материалам потребовалось бы около 4 метров в толщину, чтобы заглушить эту волну. Однако плазменный слой может полностью подавить эту волну всего при толщине в одну тысячную длины волны - 17 мм.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026