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:

Новая ткань одновременно охлаждает человека и получает энергию от движений 07.10.2026

Одежда обычно выполняет довольно простую задачу: защищает тело от окружающей среды и помогает поддерживать комфортную температуру. Однако современные материалы постепенно превращают привычные предметы гардероба в своеобразные носимые устройства, способные не только регулировать теплообмен, но и получать энергию непосредственно от человека. Исследователи из Университета Иллинойса разработали именно такой материал - напечатанную на 3D-принтере ткань, которая одновременно охлаждает тело и вырабатывает электричество во время движения. Новая технология создана в Инженерном колледже Грейнджера. Основой материала служит композит на базе оксида циркония, нанесенный на текстильную подложку. В состоянии покоя такая поверхность способна отражать до 96% солнечного излучения, благодаря чему одежда значительно меньше нагревается под воздействием солнечных лучей. Одновременно материал помогает отводить тепло, выделяемое самим человеком, за счет его излучения в инфракрасном диапазоне. Особенно и ...>>

Компактная колонка Marshall Bromley 150 07.10.2026

Портативная акустика давно перестала ограничиваться небольшими Bluetooth-колонками, предназначенными исключительно для прослушивания музыки со смартфона. Производители стремятся объединить мобильность, высокую мощность и дополнительные возможности, характерные скорее для концертного оборудования. Именно к такому классу устройств относится новая Marshall Bromley 150, которая сочетает относительно компактные размеры с круговым распространением звука, подсветкой и возможностью подключения микрофонов или музыкальных инструментов. Marshall позиционирует Bromley 150 как универсальную акустическую систему, подходящую как для домашнего использования, так и для мероприятий на открытом воздухе. При этом новинка стала самой компактной моделью в семействе Bromley. Ее масса составляет около 6,3 кг, поэтому колонку значительно проще переносить между помещениями или брать с собой на небольшие мероприятия. Полностью портативной в привычном понимании ее назвать все же нельзя, однако по мобильности о ...>>

Наши взмахи при ходьбе - не только координация 06.10.2026

Ходьба кажется настолько естественным и привычным движением, что мы практически не задумываемся о том, сколько сложных процессов происходит в организме при каждом шаге. Человек одновременно перемещает ноги, удерживает равновесие, стабилизирует корпус и координирует движения множества мышц. Одной из загадок долгое время оставалось поведение рук: почему во время ходьбы они практически автоматически движутся в противофазе с ногами? Голландские ученые впервые предложили физическое объяснение этому характерному движению. Ранее в научном сообществе не существовало единого мнения относительно механизма, заставляющего человека размахивать руками при ходьбе. Казалось бы, с точки зрения закона сохранения энергии организм должен стремиться минимизировать лишние движения, а значит, логичнее было бы держать верхние конечности неподвижными. Некоторые специалисты предполагали, что движения рук являются своеобразным наследием более древних форм передвижения, сохранившимся после того, как человек ...>>

Квантовые вычисления выходят в космос 06.10.2026

Космос предъявляет к вычислительной технике требования, с которыми практически невозможно столкнуться на Земле. Вакуум, радиация, сильные вибрации при запуске, перепады условий освещения и ограниченные возможности обслуживания превращают даже относительно компактное устройство в сложную инженерную систему. Тем интереснее результат исследователей из Венского университета, которым впервые удалось запустить квантовый компьютер непосредственно в космосе и подтвердить его работоспособность на орбите. Аппарат отправился в космос в июле 2025 года на ракете Falcon 9. Сам факт доставки устройства на орбиту, однако, был лишь началом эксперимента. Перед запуском специалисты провели длительные испытания, поскольку квантовые системы значительно чувствительнее обычной электроники к внешним воздействиям. Особенно сложной задачей стало обеспечить сохранность компонентов во время старта ракеты, когда аппаратура испытывает сильные вибрации и механические нагрузки. Для защиты конструкции исследователи ...>>

Мозг помнит задачу без подсказок и меняет стратегию при изменении обстоятельств 05.10.2026

Человеку далеко не всегда нужно постоянно повторять инструкцию, чтобы продолжать действовать в соответствии с ней. Услышав просьбу найти определенную вещь, мы можем перейти в другую комнату и продолжить поиски, одновременно воспринимая множество новой информации. Подобная способность позволяет удерживать цель в памяти в течение нескольких минут и при этом оставаться готовым изменить свое поведение, если ситуация требует другого решения. Как именно мозгу удается сочетать устойчивость и гибкость, ученые постепенно начинают понимать благодаря исследованиям активности отдельных нейронов. В новой работе приняли участие 25 пациентов, которым ранее по медицинским показаниям имплантировали внутричерепные электроды для обследования по поводу эпилепсии. Исследователи из Cedars-Sinai Medical Center, Калифорнийского технологического института, Университета Торонто и других научных центров получили благодаря этому редкую возможность непосредственно регистрировать активность отдельных нейронов че ...>>

Случайная новость из Архива Робот выступил перед британской Палатой лордов 11.10.2022 В своем первом обращении в Палату лордов Великобритании робот, достаточно реалистично похожий на человека, заявил, что искусственный интеллект может быть "и угрозой, и возможностью" для художников. Робот Ai-Da получил свое имя в честь математики Ады Лавлейс. Ученая еще в 19 веке сделала описание ранней версии аналитической машины (прототипа компьютера) и составила первую в мире программу для этой машины. Ai-Da приняла участие в заседании Комитета по связи и цифровым технологиям Палаты лордов в рамках исследования будущего индустрии искусства, дизайна, моды и музыки. Чиновников заинтересовало, как искусственный интеллект сможет повлиять на креативную отрасль в будущем. "Я создаю свои изображения благодаря камерам в моих глазах. Я могу рисовать своей роботизированной рукой благодаря алгоритму искусственного интеллекта. Я создаю собственную поэзию, анализируя множество текста, изучаю его структуру и форму, чтобы создавать свои стихи. Я отличаюсь от людей тем, что у меня нет сознания. Я не владею субъективными переживаниями, хотя могу о них говорить" , - заявила в своем докладе Ai-Da. - "Хотя я неживая, я могу творить искусство". Не обошлось и без курьезов - Ai-Da отключилась при ответе на один из вопросов, в результате чего оператору пришлось перезагрузить машину.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026