Метаматериалы предлагают новое понимание квантовой механики
В физике, как и в жизни, всегда хорошо смотреть на вещи с разных точек зрения. С самого начала квантовой физики то, как свет движется и взаимодействует с материей вокруг него, в основном описывалось и понималось математически через призму его энергии. В 1900 году Макс Планк использовал энергию, чтобы объяснить, как свет излучается нагретыми объектами, что стало основополагающим исследованием в основе квантовой механики. В 1905 году Альберт Эйнштейн использовал энергию, когда ввел понятие фотона. Но у света есть еще одно не менее важное качество, известное как импульс. И, как оказалось, когда вы убираете импульс, свет начинает вести себя очень интересным образом.
Международная группа физиков под руководством Микаэля Лобета, научного сотрудника Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), и Эрика Мазура, профессора физики и прикладной физики Балканского в SEAS, пересматривает основы квантовой физики с точки зрения импульса и изучения того, что происходит, когда импульс света уменьшается до нуля. Исследование опубликовано в журнале Nature Light: Science & Applications. Любой объект с массой и скоростью имеет импульс — от атомов до пуль и астероидов — и импульс может передаваться от одного объекта к другому. Пистолет отскакивает при выстреле из-за того, что импульс пули передается оружию. В микроскопическом масштабе атом отскакивает, когда излучает свет, из-за приобретенного импульса фотона. Атомная отдача, впервые описанная Эйнштейном, когда он писал квантовую теорию излучения, является фундаментальным явлением, определяющим излучение света.
Но спустя столетие после Планка и Эйнштейна новый класс метаматериалов ставит вопросы относительно этих фундаментальных явлений. Эти метаматериалы имеют показатель преломления, близкий к нулю, а это означает, что когда свет проходит через них, он не распространяется подобно волне в фазах гребней и впадин. Вместо этого волна растягивается до бесконечности, создавая постоянную фазу. Когда это происходит, многие типичные процессы квантовой механики исчезают, в том числе атомная отдача. Почему? Все возвращается к импульсу. В этих так называемых материалах с почти нулевым показателем преломления импульс света становится равным нулю, а когда импульс волны равен нулю, происходят странные вещи.
«Фундаментальные радиационные процессы подавляются в трехмерных материалах с близким к нулю показателем преломления», — говорит Лобет, который в настоящее время преподает в Намюрском университете в Бельгии. «Мы поняли, что отдача импульса атома запрещена в материалах с близким к нулю показателем преломления и что не допускается передача импульса между электромагнитным полем и атомом». Если нарушения одного из правил Эйнштейна было недостаточно, исследователи также нарушили, пожалуй, самый известный эксперимент в квантовой физике — эксперимент Янга с двумя щелями. Этот эксперимент используется в классах по всему миру для демонстрации корпускулярно-волнового дуализма в квантовой физике, показывая, что свет может отображать характеристики как волн, так и частиц.
В типичном материале свет, проходящий через две щели, создает два когерентных источника волн, которые интерферируют, образуя яркое пятно в центре экрана с узором из светлых и темных полос по обеим сторонам, известным как дифракционные полосы. «Когда мы смоделировали и численно рассчитали эксперимент Юнга с двумя щелями, оказалось, что дифракционные полосы исчезли при снижении показателя преломления», — сказала соавтор Лариса Верченко из Технического университета Дании. «Как видно, эта работа исследует фундаментальные законы квантовой механики и исследует пределы корпускулярно-волнового дуализма», — сказал соавтор Иньиго Либерал из Государственного университета Наварры в Памплоне, Испания.
В то время как некоторые фундаментальные процессы подавляются в материалах с почти нулевым показателем преломления, другие усиливаются. Возьмем еще одно известное квантовое явление — принцип неопределенности Гейзенберга, более известный в физике как неравенство Гейзенберга. Этот принцип гласит, что вы не можете знать с идеальной точностью и положение, и скорость частицы, и чем больше вы знаете об одном, тем меньше вы знаете о другом. Но в материалах с почти нулевым показателем преломления вы знаете со 100% уверенностью, что импульс частицы равен нулю, а это означает, что вы абсолютно не представляете, где в материале находится частица в любой данный момент. «Этот материал был бы очень плохим микроскопом, но он позволяет прекрасно скрывать объекты», — сказал Лобет. «В некотором роде объекты становятся невидимыми».
«Эти новые теоретические результаты проливают новый свет на фотонику с почти нулевым показателем преломления с точки зрения импульса», — сказал Мазур. «Он дает представление о взаимодействии света и вещества в системах с низким показателем преломления, что может быть полезно для приложений лазерной и квантовой оптики». Исследование может также пролить свет на другие приложения, включая квантовые вычисления, источники света, излучающие один фотон за раз, распространение света без потерь через волновод и многое другое.
Затем команда стремится пересмотреть другие фундаментальные квантовые эксперименты с этими материалами с точки зрения импульса. В конце концов, хотя Эйнштейн не предсказал материалов с почти нулевым показателем преломления, он подчеркивал важность импульса. В своей основополагающей статье 1916 года о фундаментальных радиационных процессах Эйнштейн настаивал на том, что с теоретической точки зрения энергию и импульс «следует рассматривать на совершенно равной основе, поскольку энергия и импульс связаны самым тесным образом». «Как физики, я мечтаю пойти по стопам таких гигантов, как Эйнштейн, и продвигать их идеи дальше», — сказал Лобет. «Мы надеемся, что сможем предоставить новый инструмент, который смогут использовать физики, и новую перспективу, которая может помочь нам понять эти фундаментальные процессы и разработать новые приложения».
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Адмирал бьёт тревогу из-за НЛО

Альберта занимает третье место по аномальным зонам

Астероид Камо'Оалева был выброшен с Луны

ВВС США следят за внеземной деятельностью

Венера дает важные уроки о потенциале жизни

Вселенная и темная материя эволюционировали совместно

Город Богов, брошенный жителями

Дневник подробной хронологии грядущих столетий

Загадочная человеческая челюсть из коллекции Boy's rock

Инопланетяне отложили Судный день

Конгрессмен обвиняет правительство в сокрытии НЛО

Модель формирования экзопланет-изгоев

Новый Нострадамус выдал партию пророчеств

Первый миллисекундный пульсар в центре галактики

Подводные НЛО представляют реальную угрозу

Правительство не хочет рассекретить документы об НЛО

Приливные силы заставили экзопланету излучать тепло

Ранние галактики эволюционировали намного быстрее

Стивен Спилберг всю жизнь был очарован инопланетянами

Трехмерная структура вспышки вокруг черной дыры

В отчете об НЛО указаны две горячие точки

Гигантское озеро лавы на Ио

Давайте поговорим о НЛО

ИИ станет умнее любого человека в 2025 году

Как гамма-всплески порождают свет

МКС стала рассадником бактерий-мутантов

На дне Балтийского моря обнаружено НЛО

НЛО нарушают все законы физики

НЛО перевозят по пустынной дороге на прицепе

Обнаружили 13 штаммов бактерий-мутантов на МКС

Обнаружили самую крупную звездную черную дыру

Очень важно раскрыть данные об НЛО

Паломники сообщили об НЛО в небе Массачусетса

Почему на Марсе выделяется метан

Программа Kona Blue для реинжиниринга НЛО

Раскрытие проекта Aqua

Стоунхендж ориентирован как на Луну, так и на Солнце

Строительным элементам жизни легче формироваться в космосе

Такер Карлсон высмеял утверждения об инопланетянах

Хью Джекман был послан инопланетянами

Матовые стеклянные перегородки - особенности, виды, как выбрать

В районе Красной поляны обнаружили два дольмена

Два охотника стали первыми жертвами болезни оленей

Должно быть место для честного расследования НЛО

Древнейший вулканизм в Солнечной системе

Жители ХМАО засняли НЛО на фоне северного сияния

Загадка странных огней в ночном небе Вены

Китаец прожил 35 лет с просветом аорты

Люди эволюционировали как жуки, а не как позвоночные

Марсоход получил изображения окаменелостей людей

Нашли экзопланету-бродягу земного типа

НЛО в небе над Сызранью

НЛО, трансформации и откровения астронавтов

Ограничение калорий замедлило биологическое старение

Первая буква фамилии студентов определяет успеваемость

Полая Земля, летающие щиты и муравьиные боги

Почему умные люди верят в теории заговора

Сбывающиеся предсказания ясновидящей Ванги

Фрагменты белков могут возникать в космосе

Человек прилетевший с небес

Шамбала и полая Земля в древнем буддизме

Георадар будет искать водные объекты на Юпитере

Дьявольская комета наконец-то стала видна

Затерянный город найден на территории Тонгатапу

ИИ и НАСА борются с изменением климата

Инопланетное существо, выброшенное на австралийский пляж

Какова масса покоящегося нейтрино

НАСА предупреждает о военном присутствии Китая в космосе

НЛО пролетел над красотами Перта

Ортоклаз из свинца - это своего рода загадка

Отчет о программе Kona Blue

Паскагула устраивает вечеринку в честь похищения

Путешественник во времени показал фото из будущего

Самая глубокая дыра в земле была закрыта

Самые странные и неповторимые дома в Огайо

Случаи похищения людей инопланетянами будут изучены

Смертоносная пещера, которая может вызвать пандемию

Такер Карлсон видел свидетельства о подводных НЛО

У человека расплавились пальцы при встрече с НЛО

Увлечение внеземной жизнью восходит к 17-му веку

Черный зверь бродил по полю британского фермера

Встреча с НЛО в школе Ариэль в Зимбабве

Город-призрак, жители которого были вынуждены бежать

Горы и лавовые озера на Ио с высоты птичьего полета

Два неизвестных объекта пролетели мимо МКС

Документальный фильм о похищении в Паскагуле

ИИ VASA1, который может заставить изображения говорить

ИИ изучает планетарный пограничный слой Земли

Инопланетяне украли мои яйцеклетки

Китай осуществляет военные программы в космосе

Книга, предсказавшая катастрофу Титаника

Компания Boston Dynamics представила нового робота

Метеорологи предупреждают о погодных войнах между странами

НЛО залетел в действующий вулкан

Подводя черту под происхождением жизни

Прыщ превратился в опухоль размером с арбуз

Скрытый потенциал РНК в развитии биоинженерии будущего

Состоят ли дюны Титана из кометной пыли

Таинственная механика полета насекомых

Тайна аномалии Балтийского моря наконец-то раскрыта

Хаббл отправляется на поиски небольших астероидов

Гелиевая звезда с самым низким содержанием металлов

Екатеринбуржец выставил на продажу летающую тарелку

Жизнь может существовать в темных водных Европы

Загадка формирования массивных горячих субкарликов

ИИ способен революционизировать кредитование

Инопланетян следует искать на фиолетовых планетах

Инопланетяне похитили яйца у женщины

Метеорит пробил крышу дома

Непрерывные фейковые новости оказывают большее влияние

НЛО влетает в действующий вулкан-портал

НЛО пилотируются духовными сущностями

Океан Энцелада может поддерживать жизнь

Перуанские мумии не являются инопланетянами

Полицейская камера сняла аварийную посадку НЛО

Полярные сияния на холодных коричневых карликах

Попытки AARO вступить в контакт с Дэвидом Грушем

Правительство США намеренно скрывает информацию об НЛО

Разгадка тайн атмосферных рек

США провели испытания управляемого ИИ истребителя

Экстремальные холода в условиях потепления климата

В один прекрасный день ИИ сможет выполнять всю нашу работу

В сеть просочился отчет о встрече ВМС США с НЛО

Давайте поговорим о неопознанных подводных объектах

Доказательства существования инопланетной жизни

Жизнь нужно искать в пурпурных мирах

Жители графства Дербишир взбешены таинственным жужжанием

Как философы воспринимали инопланетную жизнь

Метеорит, пробивший крышу дома во Флориде, прилетел с МКС

Миссия НАСА Солнечный парус готовится к запуску

На протяжении 600 лет манускрипт Войнича остается загадкой

НАСА ищет дешевый способ доставки образцов с Марса

Обнаружена самая массивная черная дыра в нашей галактике

Паранормальные корни программы Пентагона по НЛО

Подтвержден полет аппарата Dragonfly к Титану

Правительство пытается скрыть правду о НЛО

Пурпурные миры населены инопланетянами

Робот-гуманоид Ameca может имитировать человеческую речь

Тестирование технологий для полета на Марс

Человекоподобный НЛО замечен в небе Калифорнии

Я встретил лысых инопланетян–гуманоидов

В небе Калифорнии замечен странный НЛО

Великобритания разрабатывает правила для ИИ

Город богов разрушило мегаземлетрясение

Еще один механизм выживания тихоходок в космосе

Жуткое послание убийцы Зодиака

Квантовый интернет все ближе

Ковчег Завета питал Великую пирамиду Гизы

Морской офицер выражает тревогу по поводу водных НЛО

Нет доказательств существования инопланетных технологий

Новая книга дает представление о космических поисках жизни

Обнаружили близкую массивную черную дыру

Перепись ближайших окрестностей Солнца

Проект по классификации гамма-всплесков

Пурпурный, а не зеленый цвет - цвет жизни на экзопланетах

Стивен Спилберг снимет новый фильм об НЛО

Тайна объекта в форме сердца на поверхности Плутона

Тайна орбитальной нестабильности планет-гигантов

Технология передачи энергии с космических электростанций

Церера таит в себе мрачную тайну

Электричество и батарейки древних египтян

Yeezy Boost 350 v2 Black Черные. Икона Стиля и Инновации

Билл Гейтс поддерживает искусственный интеллект

В небе Калифорнии замечен таинственный объект

В пещерах на Марсе могут находиться инопланетяне

Геолог-любитель получил сильные ожоги от НЛО

Житель Лондона принял вертолет за НЛО

За НЛО отправляйтесь в маленький городок в Висконсине

Звездолеты помогут в поисках новых физических явлений

Интернет может достичь квантовой скорости

Космические силы США готовятся к первой в истории миссии

Министерство обороны публикует документы Kona Blue

Нейтронные звезды нагреваются от аннигиляции темной материи

Нострадамус предсказал войну в 2024 году

Победителем президентских выборов в 2032 году станет робот

Подводные НЛО ставят под угрозу морскую безопасность США

Подводный НЛО сняло исследовательское судно

Проклятая могила с 450 обезглавленными вампирами

Рассекреченный отчет раскрывает дематериализацию НЛО

Тайна высоких уровней энергии в звездных сверхвспышках

Уважаемый астроном не верит в теории заговора об НЛО

Ярчайший гамма-всплеск породила коллапсирующая звезда

Франшиза Pro.Travel. Предпринимательский успех Татьяны Мамаевой

Возвращение денежных средств пострадавшим от брокеров-мошенников. Путь к справедливости

Встреча с НЛО, от которой у человека расплавились пальцы

Детеныш инопланетянина найден в мексиканской пещере

Подписка на новости
Наверх