Fizicienii rup viteza luminii prin impulsuri în plasma fierbinte

Un foton de lumină se mișcă prin apele netede de vid la aproximativ 300.000 de kilometri (186.000 de mile) pe secundă. Acest lucru pune o limită severă asupra cât de repede o șoaptă de informații poate călători oriunde în univers.

Deși este puțin probabil ca această lege să fie încălcată vreodată, există trăsături ale luminii care nu respectă aceleași reguli. Manipularea acestora nu ne va accelera capacitatea de a călători spre stele, dar ne-ar putea ajuta să deschidem drumul către o nouă clasă de tehnologie laser.

Fizicienii se joacă greu și rapid cu viteza maximă a impulsurilor de lumină de o vreme, accelerându-le și chiar încetinindu-le într-o poziție ipotetică fixă ​​folosind diverse materiale, cum ar fi Gazele atomice reciSi Cristale de refracție, Si Fibra optica.

De data aceasta, cercetătorii de la Laboratorul Național Lawrence Livermore din California și de la Universitatea din Rochester din New York le-au condus în roiuri fierbinți de particule încărcate, ajustând viteza undelor de lumină din plasmă până la aproximativ o zecime din vidul obișnuit de lumină. . Viteza la peste 30% Mai repede.

Acest lucru este mai mult – și mai puțin – impresionant decât pare.

Pentru a frânge inimile celor care speră să ne conducă la Proxima Centauri și înapoi în timp pentru ceai, această călătorie ultra-iluminată se încadrează în legile fizicii. Îmi pare rău.

Viteza unui foton este menținută pe loc prin țeserea câmpurilor electrice și magnetice denumite electromagnetism. Nu se poate ocoli cu asta, dar impulsurile de fotoni la frecvențe înguste sunt, de asemenea, aglomerate în moduri care creează unde regulate.

Creșterea și căderea ritmică a unor grupuri întregi de unde luminoase se deplasează prin obiecte cu o rată descrisă ca Viteza grupuluiEste o „undă de undă” care poate fi modificată pentru a o încetini sau a o accelera, în funcție de condițiile electromagnetice din împrejurimile sale.

Prin eliminarea electronilor din fluxul de ioni de hidrogen și heliu folosind un laser, cercetătorii au reușit să schimbe viteza grupului de impulsuri luminoase transmise prin ei printr-o a doua sursă de lumină și să seteze frânele sau să le simplifice prin ajustarea raportului de gaz și forțând caracteristicile pulsului să-și schimbe forma.

Efectul general s-a datorat refracției din câmpurile de plasmă și luminii polarizate de la laserul primar folosit pentru a le dezbrăca. Undele de lumină individuale erau încă aproape de ritmul obișnuit, chiar dacă dansul lor colectiv părea să se accelereze.

Din punct de vedere teoretic, experimentul ajută la materializarea fizicii plasmei și la plasarea unor noi limitări asupra preciziei modelelor actuale.

Din punct de vedere practic, aceasta este o veste bună pentru tehnologiile avansate care așteaptă pe aripi indicii despre cum să ocolească obstacolele în calea transformării lor în realitate.

Laserul ar fi cel mai mare câștigător aici, în special varietatea extrem de puternică. Laserele vechi de școală se bazează pe materiale optice în stare solidă, care tind să se uzeze cu o putere crescută. Utilizarea fluxurilor de plasmă Amplificarea sau modificarea proprietăților luminii ar depăși această problemă, dar pentru a profita la maximum de ea trebuie să-i modelăm proprietățile electromagnetice.

Nu întâmplător Laboratorul Național Lawrence Livermore dorește să înțeleagă natura optică a plasmei, fiind acasă la unele dintre cele mai extinse laboratoare din lume. Superba tehnologie laser.

Lasere mai puternice sunt ceea ce este necesar pentru o serie întreagă de aplicații, de la mărirea acceleratorilor de particule până la optimizare Tehnologie de fuziune curată.

Poate că nu ne va ajuta să ne mișcăm mai repede prin spațiu, dar tocmai aceste descoperiri ne vor grăbi spre viitorul la care visăm cu toții.

Această cercetare a fost publicată în Scrisori de recenzie fizică.