Міжнародна група фізиків із Великої Британії та Південної Африки з’ясувала, що спеціально підготовлене світло може самостійно утворювати візерунки, що обертаються, і проявляти хіральність без використання будь-якої додаткової оптики.
Дослідники виявили дивовижну здатність світла формувати структури, що обертаються, під час руху у вільному просторі без використання спеціальних лінз, дзеркал чи складних оптичних матеріалів. Це відкриття свідчить про наявність у світлових променів прихованої геометричної організації, здатної керувати їхньою поведінкою в такий спосіб, який раніше вважався неможливим без зовнішнього втручання.
Читайте також:
Квантовий міст за кімнатної температури. Фізики поєднали рух наночастинок, що левітують, зі світлом Результати роботи міжнародної команди фізиків з Університету Східної Англії та науковців із Південної Африки опубліковано у виданні Light: Science & Applications.
Традиційно для отримання світла з певними характеристиками обертання (наприклад, оптичних вихорів зі штопороподібною формою хвилі або специфічною поляризацією) науковці використовували складні поверхні та високоточні матеріали.
Однак новий експеримент показав, що ретельно налаштований світловий промінь може набувати цих властивостей природним шляхом. Спочатку промінь не має ознак обертання, проте в міру його поширення в просторі виникають і чітко відокремлюються окремі зони обертання.
Щоб пояснити це явище, фізики звернулися до топології — розділу математики, що вивчає властивості об'єктів, які залишаються незмінними під час деформації. Дослідники з’ясували, що структуроване світло має власні топологічні характеристики, закодовані в конфігурації його поляризації.
Ця структура відіграє роль своєрідного математичного відбитка пальця: навіть за зміни форми променя його топологічний каркас залишається незмінним і визначає появу правобічних або лівобічних обертових візерунків.
Практичне значення цього відкриття надзвичайно широке. Керування світлом за допомогою його власної внутрішньої геометрії суттєво спростить створення передових оптичних пристроїв. Це дозволить розробити надзвичайно чутливі медичні тести для ідентифікації біологічних молекул і безпечних лікарських засобів, підвищити пропускну здатність каналів зв’язку завдяки кодуванню інформації в різних схемах закручування променів, а також удосконалити захищені квантові мережі. Експерти зазначають, що світло приховує ще чимало загадок, які відкривають нові горизонти для сучасних технологій.
Читайте також:
Прорив у фотоніці. Вчені створили надшвидкий чип для перенаправлення променів
