Физики прерывают скорость света импульсами внутри горячей плазмы

Фотон света движется через гладкие воды вакуума со скоростью около 300 000 километров (186 000 миль) в секунду. Это накладывает серьезные ограничения на то, насколько быстро информация может перемещаться в любую точку Вселенной.

Хотя маловероятно, что этот закон когда-либо будет нарушен, есть особенности света, которые не подчиняются тем же правилам. Манипулирование ими не ускорит нашу способность путешествовать к звездам, но может помочь нам проложить путь к совершенно новому классу лазерных технологий.

Физики какое-то время усердно играли с максимальной скоростью световых импульсов, ускоряя их и даже замедляя до фиксированного гипотетического положения, используя различные материалы, такие как Холодные атомные газыИ Кристаллы преломления, И Оптоволокно.

На этот раз исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии и Университета Рочестера в Нью-Йорке запустили их в горячие рои заряженных частиц, регулируя скорость световых волн внутри плазмы примерно до одной десятой обычного светового вакуума. . Скорость более 30 процентов Быстрее.

Это более — и менее — впечатляюще, чем кажется.

Чтобы разбить сердца тех, кто надеется привести нас к Проксиме Центавра и обратно вовремя на чай, это сверхсветовое путешествие подчиняется законам физики. Простите.

Скорость фотона поддерживается переплетением электрических и магнитных полей, называемых электромагнетизмом. Это невозможно обойтись, но импульсы фотонов на узких частотах также переполнены способами, которые создают регулярные волны.

Ритмичные подъемы и спады целых групп световых волн проходят сквозь объекты со скоростью, описываемой как Групповая скоростьЭто «волновая волна», которую можно изменить, чтобы замедлить или ускорить ее, в зависимости от электромагнитных условий окружающей среды.

Отрывая электроны от потока ионов водорода и гелия с помощью лазера, исследователи смогли изменить скорость группы световых импульсов, передаваемых через них через второй источник света, и установить тормоза или упростить их, регулируя соотношение газов. и принуждение характеристик импульса к изменению его формы.

Общий эффект был обусловлен преломлением плазменных полей и поляризованным светом основного лазера, использовавшегося для их удаления. Индивидуальные световые волны все еще были близки к своему обычному ритму, хотя их коллективный танец, казалось, ускорялся.

С теоретической точки зрения эксперимент помогает материализовать физику плазмы и накладывает новые ограничения на точность существующих моделей.

С практической точки зрения, это хорошая новость для передовых технологий, которые ждут своего часа, чтобы понять, как преодолеть препятствия и превратить их в реальность.

Лучшим победителем здесь будет лазер, особенно безумно мощный вариант. Лазеры старой школы основаны на твердотельных оптических материалах, которые изнашиваются с увеличением мощности. Использование плазменных струй Усиление или изменение свойств света решило бы эту проблему, но чтобы получить от него максимальную отдачу, нам действительно необходимо моделировать его электромагнитные свойства.

Неслучайно Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса стремится понять оптическую природу плазмы, поскольку в ней расположены одни из самых обширных лабораторий в мире. Превосходная лазерная технология.

Более мощные лазеры — это то, что необходимо для целого ряда приложений, от дополнения ускорителей частиц до оптимизации. Технология чистого синтеза.

Возможно, это не поможет нам двигаться в космосе быстрее, но именно эти открытия помогут нам приблизиться к будущему, о котором мы все мечтаем.

Это исследование было опубликовано в Письма с физическим обзором.