Лучам света придадут любую форму
Обычно свет распространяется прямолинейно – за исключением тех случаев, когда происходит его линзирование под воздействием гравитации массивных космических объектов. Однако международная группа физиков представила теоретическое обоснование искривления лучей во вполне земных условиях.
| чёные решили исследовать физические свойства света и обнаружили, что, придав лучу круговую поляризацию с помощью лазера (circularly polarized laser beams), его можно искривить (иллюстрация с сайта aps.org/Physical Review Letters). |
Возможность такого эффекта, по мнению Уильяма Ирвина (William Irvine) из университета Нью-Йорка (New York University) и Дирка Баувместера (Dirk Bouwmeester) из университета Лейдена (Universiteit Leiden), вытекает из решения уравнений Максвелла.
Великий английский физик, напомним, опубликовал свою работу, описывающую фундаментальные принципы электродинамики, ещё в 1873 году.
Часть малоизвестных решений системы уравнений предполагает образование электрическими и магнитными полями связанных друг с другом окружностей, образующих нечто вроде бублика или, говоря языком математики, тор.
| Cтруктура «оболочечных» магнитных полей была задана на основе так называемых расслоений Хопфа (Hopf fibration), которые описывают пространственные характеристики многомерных сфер (кадры Irvine, Bouwmeester). |
С другой стороны, существует такое явление, как поляризация света, то есть ориентация магнитного поля в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Если особым образом задать колебания векторов поля, то можно, к примеру, ограничить область распространения волн, – на этом принципе построена работа жидкокристаллических дисплеев.
Естественный свет является неполяризованным, но его можно «отформатировать» лазером. Это и сделали американцы, «согнув» пропущенный через дырку от бублика луч. Правда, пока лишь теоретически – результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
| Если совместить два магнитных бублика, можно придать лучу света любую форму (кадры Irvine, Bouwmeester). |
Расчёты авторов показывают, что эффект искривления действительно реализуем на практике – с помощью лазера, пространственного модулятора света (spatial light modulator) и голографических технологий. При этом можно контролировать форму искривления луча, в буквальном смысле завязывая его в узлы.
В данный момент ведётся подготовка к осуществлению эксперимента.
Потенциальные свойства искривлённых лучей пока не совсем понятны, однако физики считают, что новая технология может пригодиться сразу в нескольких областях фундаментальной науки – например, при создании устройств по изоляции плазмы (plasma confinement), ловушек для элементарных частиц и прочих весьма востребованных девайсов.
***
