Часть 2. Открытия по свету, необычные и удивительные

Дана подборка открытий в световой области, фактически в многомерной оптике. Люди открывают то, что уже давно работает в Природе; сознание исследователей «расширилось» до вмещения новых понятий. Да, это давно работает в Природе и вирусы Mimi и Pandora хорошо «знают» эти механизмы, виртуозно обращаясь со светом. Это для них один из главных инструментов определения «свой – чужой».

Смелое предположение, не правда ли? Дело в том, что эти вирусы не вписываются в стандартную классификацию. Учёные признали, что это не земная форма жизни. А если так, то и образ действия их совсем другой. И исследователю надо думать совсем нестандартно. Итак.

1. Оптикам удалось закрутить оптическую волну в ленту Мёбиуса при помощи особой поляризации света (характера колебаний вектора напряжённости электрического поля в электромагнитной волне). Использован структурированный свет, представляющий собой плотно сфокусированный лазерный луч. В таком луче электрическое поле описывается компонентами в трёх измерениях, а сам структурированный пучок имеет специфический набор поляризаций и интенсивностей (Lenta.ru, Новости науки, 12.20, 30.01.15 «Физики впервые скрутили свет в ленту Мёбиуса»).

Остальные материалы взяты из электронного журнала membrana.ru, 2011-2014 гг.

2. Группа учёных из университета Аделаиды, Институт фотоники (Institute for Photonics & Advanced Sensing – IPAS) и продвинутого восприятия открыла, что свет без проблем может проходить по очень узким каналам, примерно в два или более раз меньшим по диаметру. Ранее считалось предельным значение диаметра канала 25 нанометров.

3. Университет Рочестера (University of Rochester), профессор оптики Роберт Бойд (Robert Boyd). Пучок света получил отрицательную скорость (сканирование вероятного будущего), при которой пик импульса двигался не от источника, а к нему. Особым образом изменяя среду, через которую проходит свет, можно замедлить его скорость в десятки тысяч раз, и вовсе «замораживая».

Но самое любопытное в другом. Одновременно с посылкой горба импульса вперёд, дальний конец волокна создавал второй горб-близнец (временной отклик), который шёл в обратном направлении, добегая до начала опытного волокна как раз к моменту, когда исходный оригинальный импульс только лишь входил в него. (Physical Review Letters. Стефания Резидори (Stefania Residori) и Умберто Бортолоццо (Umberto Bortolozzo) из института нелинейной оптики Ниццы (Institut Non Lineaire de Nice) и Жан-Пьер Уиньар (Jean-Pierre Huignard) из компании Thales Reseach and Technology France).

4. Александр Шванеке (Alexander Schwanecke), Центр нанофотоники университета Саутгемптона (Nano Photonics Portfolio Centre). Открытие антизеркала. Что делает обыкновенное зеркало? При отражении оно не только направляет луч обратно (угол падения равен углу отражения), но и меняет фазу электрической составляющей электромагнитной волны на противоположную, оставляя фазу магнитной составляющей неизменной.

Что делает магнитное зеркало? При отражении электромагнитной волны оно обращает магнитную составляющую колебаний, но не трогает электрическую. Во всех диапазонах. Зеркало в данном случае является метаматериалом. Хитроумная комбинация на микроуровне обычных веществ, дающая свойства, не присущие ни одному из них по отдельности.

Информация для интересующихся. Для опыта бралось два слоя подложки (сначала алюминий, сверху – диоксид кремния) и рабочего слоя из алюминия. Но не сплошного, а в виде упорядоченной структуры волнистых нанопроводов, с рисунком «рыбья чешуя». Размер «чешуек» меньше длины волны падающего света. Эти «чешуйки» и создают эффект магнитного зеркала.

5. Хун Тан (Hong Tang) и группа, школа инжиниринга и прикладных наук Йельского университета, выявили отталкивающее действие света. Это НЕ известное ранее фронтальное давление света. Боковые силы названы оптическими связывающими силами (optical binding force), родственники силам Казимира.

Для проявления этой новой силы разделили луч инфракрасного лазера на два отдельных потока, проходящих по кремниевым нановолноводам, отличным по длине. После завершения такой петли эти волноводы подходили вплотную друг к другу. И два бегущих рядом пучка оказывались со смещёнными друг относительно друга фазами. В зависимости от величины этого сдвига меняется (по величине и знаку) боковая сила взаимодействия этих пучков, которую они передают на удерживающие их волноводы.

Оказалось, что силы взаимодействия света работают противоположным образом по сравнению с заряженными телами. Противоположные заряды притягивают друг друга, а сдвинутые по фазе световые лучи отталкиваются.

До Квантового Перехода существовала двухполярная сила света с притягивающей и отталкивающей компонентами. В настоящее время (начиная с 2013 г.) двухполярная сила заменена на трёхполярную, где, наряду с известными силами работает третья, нейтральная, балансирующая.

6. И – самое главное открытие: секрет тьмы в свете. Учёные из университетов Глазго (University of Glasgow) и Бристоля (University of Bristol). Наличие оптических вихрей – хаотических (на первый взгляд) областей тьмы в потоке монохроматического света.

Оптические вихри появляются, когда лазерный свет проходит через неидеальную среду или отражается от неё. Тогда когерентные волны, отражаясь от разных точек «грубой» поверхности, накладываются друг на друга, появляется много мелких «крапинок», где свет пропадает.

При движении наблюдателя относительно такой поверхности иногда возникает обратный эффект, когда чёрные «крапинки» превращаются в «искорки». «Крапинки» – фактически проекция тонких линий (оптических вихрей), которые проходят через световое поле. Учёными были открыты их закономерности и составлена трёхмерная модель структуры оптических вихрей.

По форме они напоминают траекторию броуновской частицы и в то же время являются фракталами. Т. е. вид вихрей не меняется при смене масштаба движения (изображения), линии вихрей в световом поле имеют масштабную инвариантность.

Линии оптических вихрей делятся на два типа. Первый – бесконечно разомкнутые линии, проходящие через весь луч. Это примерно 73 % от общего числа вихрей. Оставшиеся 27 % – замкнутые вихри, петли, каждая со своим объёмом.

А если предположить, что 73 % это гигантские «петли», которые всего лишь есть проекция на нашу мерность …. Тогда получается совсем другая картина – нет «пустых» линий, есть их комбинации, различные фигуры.

Это соотношение (73 % и 27 %) так же, как и масштабная инвариантность, удивительным образом совпадает с моделями других объектов – космических струн.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: