ครั้งแรกของการ 'จับภาพ' แสงในเวลาเสมือน

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ (สหรัฐอเมริกา) ประสบความสำเร็จอย่างก้าวกระโดดทางวิทยาศาสตร์ โดยสามารถสังเกตแสงขณะเคลื่อนที่ใน "เวลาในจินตนาการ" ซึ่งเป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่ดูเหมือนไม่จริง

การสังเกตการเคลื่อนที่ของแสงทั้งในอวกาศจริงและ "เวลาเสมือน" จะเปิดโอกาสมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติในชีวิตมนุษย์ยุคใหม่ - ภาพประกอบ: NASA

โดยปกติแล้ว เมื่อแสงผ่านวัสดุโปร่งใส แสงจะไม่เคลื่อนที่ได้อิสระเท่ากับในสุญญากาศ เครือข่ายสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนภายในวัสดุจะชะลอการเคลื่อนที่ของโฟตอนแต่ละตัว ทำให้การเคลื่อนที่ของลำแสงทั้งหมดล่าช้าออกไป

ปรากฏการณ์นี้ช่วยให้ นักวิทยาศาสตร์ เข้าใจว่าแสงโต้ตอบกับโครงสร้างจุลภาคของวัสดุอย่างไร จึงสามารถสำรวจคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุได้

จากเสมือนสู่จริง

ส่วนหนึ่งของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายปรากฏการณ์นี้มักใช้ตัวเลขที่เรียกว่าจำนวนจินตภาพ ตัวเลขเหล่านี้ไม่มีค่าจริงในชีวิตประจำวัน และมักถูกมองว่าเป็นเพียงเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ การทดลองใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าตัวเลขที่ดูเหมือนจะปรากฏบนกระดาษเพียงอย่างเดียวเหล่านี้ สามารถปรากฏเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่วัดได้อย่างสมบูรณ์

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters หนึ่งในวารสารวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในสาขาฟิสิกส์ ทีมนักฟิสิกส์สองคน อิซาเบลลา จิโอวานเนลลี และสตีเวน แอนลาเก กล่าวว่า พวกเขาใช้ไมโครเวฟ ซึ่งเป็นแสงรูปแบบหนึ่งที่อยู่นอกช่วงที่มองเห็น และส่งผ่านสายโคแอกเซียลแบบวงปิด อุปกรณ์นี้จำลองสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมเพื่อศึกษาการแพร่กระจายของพัลส์แสงผ่านวัสดุต่างๆ

โดยการวัดความผันผวนของความถี่เล็กน้อยของไมโครเวฟในขณะที่เคลื่อนผ่านระบบ พวกเขาค้นพบว่าการเปลี่ยนแปลงความถี่นั้นไม่ใช่แบบสุ่ม แต่เป็นการแสดงออกทางกายภาพของจำนวนจินตภาพในสมการ

สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าแนวคิดเรื่องเวลาในจินตนาการไม่ใช่เพียงจินตนาการทางคณิตศาสตร์ แต่มีอยู่จริงและส่งผลต่อการแพร่กระจายของแสง

ดร. อันลาเกอกล่าวว่าทีมของเขาได้ค้นพบระดับความอิสระในคลื่นแสงที่ก่อนหน้านี้ถูกมองข้ามไป ซึ่งทำให้ปรากฏการณ์ที่เคยถูกมองว่าเป็น "เสมือน" สามารถอธิบายได้ด้วยปัจจัยที่เป็นจริงทั้งหมด

น่าทึ่งที่พัลส์แสงในตัวกลางนี้สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าโฟตอนที่ประกอบขึ้นเป็นพัลส์ชั่วคราว ซึ่งอาจฟังดูขัดแย้ง แต่เป็นผลที่สมเหตุสมผลจากอิทธิพลของตัวกลางและโครงสร้างคลื่น

โอกาสมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ

ความสำเร็จของการทดลองนี้ไม่ใช่เพียงก้าวสำคัญในสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเท่านั้น การสังเกตแสงในสถานะที่เรียกว่า "เวลาในจินตนาการ" ยังเปิดโอกาสมากมายสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้จริงในชีวิตประจำวันสมัยใหม่

เมื่อมนุษย์เข้าใจดีขึ้นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่แสงไปจนถึงไมโครเวฟเคลื่อนที่และเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อผ่านสสาร เราก็สามารถปรับเทคโนโลยีต่างๆ ที่ต้องอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ให้เหมาะสมได้

ยกตัวอย่างเช่น ในด้านการสื่อสารไร้สาย ความรู้ใหม่นี้สามารถช่วยปรับปรุงความเร็วและความแม่นยำของการส่งสัญญาณได้ ระบบเรดาร์และเซ็นเซอร์สามารถช่วยเพิ่มความไวและลดการรบกวนสัญญาณ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในสาขาต่างๆ เช่น การบิน การทหาร และระบบอัตโนมัติ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน โลก ของการประมวลผลแบบควอนตัมที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ ซึ่งการโต้ตอบทุกอย่างขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็ก เช่น โฟตอน ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพฤติกรรมของแสงอาจเป็นกุญแจสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์ประมวลผลที่มีประสิทธิภาพและเสถียรยิ่งขึ้นในอนาคต

กล่าวอีกนัยหนึ่ง จากปรากฏการณ์ที่ครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าเป็นนามธรรมโดยสมบูรณ์ ขณะนี้ เวลาเสมือนกำลังค่อยๆ กลายมาเป็นส่วนที่มีประโยชน์ของโลกแห่งเทคโนโลยีที่แท้จริง

กลับสู่หัวข้อ

มินห์ ไฮ

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