Теоретики предсказали самоостановку света
Российские и немецкие физики теоретически показали возможность того, что в нелинейной среде очень короткий световой импульс может остановиться сам по себе. Численные симуляции и аналитические вычисления показали, что это происходит из-за образования минимума в эффективном потенциале, который формируется из-за нелинейного взаимодействия импульса с атомами. Исследование опубликовано в Physical Review Letters. Свет летит в пустоте с максимально возможной в физике скоростью. Это становится преимуществом, когда мы хотим передавать с его помощью информацию на далекие расстояния. Однако, когда нужно сильно воздействовать светом на какой-то объект, его скорость желательно сделать как можно меньше, чтобы продлить контакт между ними — идеальным был бы полностью остановившийся на объекте свет.
Несмотря на кажущуюся фантастичность, остановка света — это вполне реальная технология. В ее основе лежит тот факт, что скорость света равна ровно c только в вакууме. В любой другой среде групповая скорость светового пакета будет меньше этого предельного значения в той или иной степени за счет взаимодействия с составляющими ее атомами или свободными зарядами. Вместо того, чтобы ежемоментно учитывать это взаимодействие, физики описывают такой свет не с помощью чистых фотонов, а с помощью различных квазичастиц, в структуру которых оно уже включено по умолчанию. Так, объединению света и колебаний коллективных атомных диполей соответствуют квазичастицы поляритоны (подробнее о других квазичастицах и о поляритонах читайте в наших материалах «Зоопарк квазичастиц» и «Квантовые кентавры»).
Групповая скорость поляритонов тем меньше, чем сильнее они настроены на резонанс со средой. У этого, однако, есть и обратная сторона — поглощение. Оно также усиливается при приближении к резонансу. Одним из способов борьбы с поглощением стало явление самоиндуцированной прозрачности. Оно наблюдается тогда, когда длительность светового импульса совпадает с периодом когерентных колебаний населенности в атомном ансамбле (или кратна ему). Другими словами, за время пролета импульса его энергия успевает один или несколько раз перейти к атомам и вернуться обратно в импульс. Пока таким способом удается замедлять достаточно длинные световые импульсы, но не останавливать их полностью. Однако насколько хорошо этот механизм работает для очень коротких импульсов пока неизвестно.
Физики из Санкт-Петербургского государственного университета, Физико-технического института имени Иоффе РАН и Ганноверского университета имени Готфрида Вильгельма Лейбница при участии Николая Розанова (Nikolay Rosanov) теоретически показали, что короткий световой импульс, распространяющийся в условиях самоиндуцированной прозрачности в однородной нелинейной среде, может полностью остановиться. Образующаяся при этом структура из света и возбуждений среды обладает необычными пространственно-временными свойствами, которые ранее не наблюдались для нелинейных локализованных световых волн (солитонов).
Авторы рассмотрели падение одноциклового светового импульса (то есть такого импульса, в котором вектор напряженности электрического поля успевает за время его длительности совершить только одно колебание) с длиной волны 700 нанометров на слой нелинейного материала толщиной 3,2 микрометра (примерно 4,6 длины волны). Материал состоял из плотно расположенных двухуровневых атомов, переход между уровнями которых находился в резонансе с частотой света. Численное решение нелинейного волнового уравнения совместно с уравнениями Блоха для матрицы плотности атомов позволило понять, как в таком случае изменяются в пространстве и во времени электрическое поле, поляризация среды и инверсия населенности. Оказалось, что распространение света в материале при выбранных параметрах можно разделить на три ярко выраженных этапа.
На первом из них импульс в течение нескольких фемтосекунд распространяется с постоянной, чуть замедленной скоростью, однако осцилляции его полной энергии начинают существенно нарастать. На втором этапе, который длится около 27 фемтосекунд, среднее значение полной энергии остается примерно постоянным, в то время как скорость самого импульса замедляется, пока он не останавливается на расстоянии от границы сред примерно равном 3,6 длины волны. Центр масс импульса при этом совершает низкочастотные колебания вокруг этого значения. Наконец, на завершающем этапе импульс остается в том же положении, однако начинает терять энергию за счет ее излучения в разные стороны. Значительная ее часть при этом движется в виде отдельного импульса в направлении, противоположном изначальному. В таком виде стационарный импульс остается ощутимым даже по прошествии сотни фемтосекунд.
Доступ ко всем параметрам импульса в ходе симуляции позволил физикам детально разобраться в том, что именно происходит со световой и атомной энергией в любой момент времени. Так, они выяснили, что спектр импульса сразу после входа в материал испытывает сильное смещение с увеличением частоты почти в четыре раза. При этом вектора электрического поля и поляризации колеблются в противофазе, в то время как инверсия населенности колеблется в два раза чаще, чем они. За такое необычное поведение физики назвали осциллирующую во времени связанную структуру поля и вещества осциллоном по аналогии со солитоноподобными структурами, которые возникают в гранулированных средах.
Оказалось, что поведение оптического осциллона можно качественно понять аналитически, если поместить его в эффективный потенциал, который возникает из-за нелинейного взаимодействия. Этот потенциал обладает локальным минимумом, который и притягивает к себе осциллон, заставляя последний колебаться вокруг его середины. Неидеальность же осциллона добавляет к потенциалу ангармонические члены, что приводит к его последующему рассеянию. Простые аналитические оценки показали, что его частота должна в этом случае увеличится в пять раз, что очень похоже на то, что авторы увидели в результате симуляции.
Источник
Последние аномальные новости

Актер Дэйв Фоули заметил НЛО

Астроном Хосе Бонилья и флот НЛО

Большие кошки в городских джунглях

Водитель увидел НЛО в Айове

Гигантская черная дыра, которая вращается медленнее своих собратьев

Гороскоп и предсказание от Глобы на 2023 год

Жители Розуэлла готовятся к фестивалю НЛО

Иван Купала в традициях Куликова поля

Инопланетяне, Зона 51 и НЛО. Правду ли нам говорят

Исследование Пентагоном НЛО под руководством уфолога

Каждый третий британец видел НЛО

Марсоходу еще предстоит найти идеальный камень для поиска жизни

Метавселенную можно использовать для промывания мозгов

Мог ли неандерталец медитировать

НАСА начинает исследование НЛО, несмотря на репутационный риск

Наша Вселенная, скорее всего, плоская

Нашли гигантские следы бигфута

Огромные НЛО замечены вблизи Солнца

Павел Глоба предрек массовое нашествие НЛО

Предвидеть будущее можно

Пророчество монаха Авеля

Реликтовые животные могут существовать

Строители Гебекли-Тепе были выходцами из Сибири

Таинственный пес-монстр из Лос-Анджелеса

Транспорт электролитов в океане богатой водой экзопланеты

Трансформация космических путешествий следующего поколения

Трумэн, Эйзенхауэр и бесконечная погоня за НЛО

Фильмы, которые оказались слишком пророческими

Человеческое тело буквально светится

Японское правительство ничего не сообщает о НЛО

Британский город страдает от загадочной вони

Всемирный день НЛО

Группа НЛО замечена над Аризоной

Жизнь в недрах Земли столь же продуктивна, как и в водах океанов

Загадочная связь между звездообразованием и радиоизлучением

Зачарованное озеро в кратере Джезеро

Измерение положения левитирующей наночастицы посредством интерференции

Инопланетные цивилизации с 1 по 7 уровень

Ищут доказательства древней жизни на Марсе

Ловец инопланетянин разработан, но что делать с инопланетянами

Лох-Несское чудовище может быть из параллельной Вселенной

Миссия НАСА направлена на изучение льда и воды на Луне

Многие экзопланеты обладают вечными океанами

Моделируют защиту Земли от столкновения с астероидом

НЛО - внеземное или сверхъестественное

Новый грибок имеет загадочное происхождение

Обнаружены врата в подлунную базу инопланетян

Обнаружили новую катаклизмическую переменную

Остерегайтесь призрачных черных псов

Пентагон раскрывает подробности участия Трэвиса Тейлора в изучении НЛО

Под Курганом появился ландшафтный макет зауральского Стоунхенджа

Путешественник во времени предупреждает

Разгадка тайны метеорита раскрывает историю происхождения Солнечной системы

Роботы вредны для психического здоровья людей

Рой крошечных роботов может искать жизнь на далеких мирах

Ростовский астролог предсказал будущее России

Странная история Сержа Монаста и проекта Голубой луч

Странное исчезновение доктора Маргарет Килкойн

Уфолог нашел искусственно созданную планету

Флотилия НЛО замечена над Коннектикутом

Биоинженерные технологии отслеживают живые клетки

Виды бактерий с тибетских ледников опасны для здоровья

Военные корабли США были окружены сотней НЛО

Впервые нашли изопропанол в межзвездной среде

Еще один взгляд на инцидент в Розуэлле

Загадочная смерть подростков в ночном клубе

История о подземных ящерах Лос-Анджелеса

Командная работа человека и ИИ ускоряет регенеративную медицину

Люди с похожим запахом тела подружатся

Метеорит пролетел над Японией

Новый аппарат сможет обнаружить черные дыры-изгои

Подозрительные сигналы из космоса пытаются расшифровать

Помогите ученым НАСА найти облака на Марсе

Ужасный зверь келпи

Уникальный каменный идол обнаружен в Индии

Физики решают загадку жизни нейтрона

Флот НЛО замечен над Сан-Диего

Частицу астероида нашли в лунном грунте

Экзотические микрокристаллы углерода в метеоритной пыли

Электронные письма Министерства обороны США о Луисе Элизондо

Двое мужчин женились на одной и той же женщине

Двойной кратер, оставленный таинственной ракетой на Луне

Древние микробы могут помочь нам найти внеземные формы жизни

Жидкая вода также есть на неземлеподобных планетах

Загадочный механизм роста усатых кристаллов

Зловещая сторона феномена похищения инопланетянами

ИИ быстро становится фанатиком после изучения интернета

Китайские ученые скрыли данные о странных сигналах

Марсоход провел инвентаризацию ключевых компонентов жизни

Могли бы астронавты выращивать помидоры на Марсе

Мы источник пищи для инопланетян и паранормальных существ

Найден самый полный мамонтенок в Северной Америке

Необходим углубленный поиск доказательств жизни на Марсе

НЛО заметили в Краснодаре

Обезьяна с мачете неделю терроризировала город

Открытие вируса дает подсказки о происхождении сложной жизни

Саркофаги пожиратель плоти в древней Турции

Создали роботов-светлячков размером с насекомое

Суперземли могут быть более пригодными для жизни, чем Земля

Таинственные горячие экзоюпитеры

Женщина случайно сняла бигфута

Жизнь на Луне существовала

Загадочные невидимые миры

Загадочный инопланетянин - Тощий Боб

Как мир впервые столкнулся с НЛО

Люди могут научиться эхолокации всего за 10 недель

Наша кровь может поступать из ранее неизвестного источника

НЛО заметили в Восточной Яве

Очень странные и зловещие люди в черном

Пенсионер (100 лет) устал сидеть без дела и вышел на работу

Правительство Бразилии провело слушания об НЛО

Самая большая в мире бактерия

Самый высокий IQ в истории

Симпсоны предсказали будущего президента США

Существовала ли на Земле высокоразвитая цивилизация

Темный диск пролетел над Луной

У мира нет плана на случай встречи с инопланетянами

Уфолог впервые за десятилетия работы выступил публично

Юпитер пожирал протопланеты

Японские ученые обнародовали свидетельства существования НЛО

Наземные фейерверки в интернет-магазине FEERVERKIN

Ванга предупреждала, с кем лучше не иметь дело

Джон Кеннеди. Смерть на Дили Плаза

Жители дома подали коллективную жалобу на паранормальные явления

Жители Самары приняли лучи прожекторов за НЛО

Историк заявил, что решил загадку Титаника

Китай создает ИИ сравнимый с человеческим мозгом

Климатический ущерб, вызванный ростом космического туризма

Марсиане могут угрожать всей жизни на Земле

НЛО заметили в Уругвае

Нумерологи раскрыли причину внезапной смерти певцов

Офицер разведки США рассказал о контактах с НЛО

Почему Крис Картер не доверяет докладу правительства США об НЛО

Правдивая история того, что произошло в Розуэлле

Предсказание Жириновского о развале США начало сбываться

Происхождение Людей в черном

Путешественник нашел следы семейства бигфутов

Сексуальный призрак флиртовал с охотницей за привидениями

Снежного человека сняли в России

Странное существо-тень пряталось за деревом

Таинственная пирамида может хранить невероятные древние знания

Альтернатива естественному зарождению жизни

Анализы антарктических минералов позволяют лучше понять Марс

Благоприятный район для жизни обнаружен на Марсе

Британские ученые считают людей пришельцами

Врачи нашли червя в голове женщины

Голоса мертвых и загадочная смерть Дэвида Чейза

Гуманоидный робот Теслы с ИИ будет готов через три месяца

Идеальный шторм, одновременно сияет радуга и сверкают молнии

Иностранные правительства следят за телефонами граждан

Какая связь между Ньютоном, Ноевым ковчегом и Богом

Канал известного уфолога на YouTube удалили

Конгресс США провел первую публичную дискуссию по НЛО

Миссия НАСА по изучению астероидов приостановлена

Мозг осьминога и человека имеют одни и те же гены

Названо меню супердолгожителей

Начались перевозки пассажиров на роботакси в Сан-Франциско

НЛО замечены в небе Испании

Новый научный прибор поможет искать внеземную жизнь

Нострадамус предсказал дату конца света

Облако в форме НЛО замечено над Ниагарским регионом

Пентагон хочет сбрасывать солдат в зону конфликта из космоса

Первое наблюдение НЛО произошло 75 лет

Поражающие воображение технологии древних найдены в Иране

Почему с неба Техаса падала рыба

Пчелы взяли в заложники жителей многоквартирного дома

Рецензия на книгу 'Оборотни в Пентагоне'

Семья заразились редчайшей болезнью, пообедав рыбой

Следы древнего наводнения обнаружены на Марсе

Сын Илона Маска официально сменил пол и имя

Тюремщики издеваются над конспирологом Ассанжем

Будет ли повторение WOW-сигнала

Ванга предсказывала Украине неспокойные времена

Военные пилоты наблюдали полет армады НЛО

Гигантские бактерии обнаружены в карибских мангровых болотах

Два истребителя преследуют НЛО в штате Мэн

Живые камни, которые растут и двигаются

Журавль - птица из иных миров

ИИ DALL-E сгенерировала чудовище

ИИ Google - ребенок, который может делать плохие вещи

История о пастухе, который подружился с инопланетянином

Как во сне подключиться к информационному полю

Как гадать по спящему мужчине

Как могли образоваться первые биомолекулы

Когда миры криптозоологии пересекаются с заговорами

Космические события, которые могут уничтожить жизнь на Земле

Подписка на новости
Наверх