Po raz pierwszy „uchwycono” światło w czasie wirtualnym

Fizycy z University of Maryland (USA) osiągnęli właśnie bezprecedensowy kamień milowy w nauce: zaobserwowali światło poruszające się w „urojonym czasie”, co jest matematyczną koncepcją, która wydaje się nierealna.

Obserwacja ruchu światła zarówno w przestrzeni rzeczywistej, jak i w „czasie wirtualnym” otworzy wiele perspektyw praktycznych zastosowań w życiu współczesnego człowieka – Ilustracja: NASA

Zwykle światło przechodząc przez materiał przezroczysty nie porusza się tak swobodnie, jak w próżni. Złożona sieć pól elektromagnetycznych wewnątrz materiału spowalnia każdy foton, opóźniając podróż całej wiązki światła.

Zjawisko to pomaga naukowcom zrozumieć, w jaki sposób światło oddziałuje na mikrostrukturę materiałów, a tym samym pozwala badać jego właściwości fizyczne.

Od wirtualnego do rzeczywistego

Część modeli matematycznych opisujących to zjawisko często wykorzystuje liczby zwane liczbami urojonymi. Liczby te nie mają realnej wartości w życiu codziennym i często są traktowane jako czysto matematyczne narzędzia. Nowy eksperyment wykazał, że te pozornie istniejące jedynie na papierze liczby mogą w rzeczywistości przejawiać się w całkowicie mierzalnych zjawiskach fizycznych.

W badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Physical Review Letters” , jednym z najbardziej prestiżowych czasopism naukowych w dziedzinie fizyki, zespół dwóch fizyków, Isabelli Giovannelli i Stevena Anlage'a, poinformował, że wykorzystali mikrofale, formę światła spoza zakresu widzialnego, i przekazali ją przez zamkniętą pętlę kabla koncentrycznego. Urządzenie to symuluje kontrolowane środowisko do badania propagacji impulsów świetlnych przez materiały.

Mierząc niewielkie wahania częstotliwości mikrofal przechodzących przez układ, naukowcy odkryli, że zmiany częstotliwości nie są przypadkowe, lecz stanowią fizyczny przejaw liczb urojonych w równaniu.

To dowodzi, że koncepcja czasu urojonego nie jest jedynie fantazją matematyczną, lecz rzeczywiście istnieje i wpływa na rozchodzenie się światła.

Dr Anlage powiedział, że jego zespół odkrył wcześniej pomijany stopień swobody fal świetlnych, co pozwala wyjaśnić zjawisko, które kiedyś uważano za „wirtualne”, za pomocą całkowicie rzeczywistych czynników.

Co ciekawe, impulsy światła w tym ośrodku mogą chwilowo poruszać się szybciej niż fotony, z których się składają. Może to brzmieć paradoksalnie, ale jest to logiczna konsekwencja wpływu ośrodka i struktury fali.

Wiele perspektyw dla praktycznych zastosowań

Sukces tego eksperymentu to nie tylko krok naprzód w dziedzinie fizyki teoretycznej. Obserwacja światła w stanie zwanym „czasem urojonym” otwiera również wiele perspektyw praktycznych zastosowań w życiu współczesnym.

W miarę jak ludzie lepiej rozumieją, w jaki sposób fale elektromagnetyczne – od światła po mikrofale – poruszają się i zmieniają, przechodząc przez materię, możemy optymalizować wiele technologii od nich zależnych.

Na przykład w dziedzinie komunikacji bezprzewodowej ta nowa wiedza może pomóc w zwiększeniu szybkości i dokładności transmisji sygnału. Dzięki systemom radarowym i czujnikowym może przyczynić się do zwiększenia czułości i redukcji zakłóceń, a tym samym poprawy wydajności w takich dziedzinach jak lotnictwo, wojsko i automatyka.

Zwłaszcza w rozwijającym się świecie komputerów kwantowych, w którym każda interakcja zależy od zachowania mikroskopijnych cząstek, takich jak fotony, głębsze zrozumienie zachowania światła może okazać się kluczowe przy projektowaniu wydajniejszych i stabilniejszych urządzeń komputerowych w przyszłości.

Innymi słowy, czas wirtualny, który kiedyś uważano za całkowicie abstrakcyjny, stopniowo staje się użytecznym elementem realnego świata technologii.

Powrót do tematu

MINH HAI

Source: https://tuoitre.vn/lan-dau-bat-duoc-anh-sang-trong-thoi-gian-ao-20250630214758668.htm