Швидкість світла у вакуумі вважається нездоланною межею для швидкості об’єктів у Всесвіті. Але що якщо світло уповільнити?
Всім відомо, що швидкість світла у вакуумі непереборна і становить 300 000 кілометрів на секунду. І хоча самі фотони-кванти світла – ніколи не зможуть переступити через цей поріг, фізичні властивості частинок світла дозволяють подолати цей бар’єр досить екстравагантним чином.
Фізики в США показали, що за певних умов хвилі, що складаються з груп фотонів, можуть рухатися швидше світла. Дослідники деякий час грали з обмеженням швидкості світлових імпульсів, прискорюючи їх і навіть сповільнюючи до стану віртуальної зупинки, використовуючи різні матеріали, такі як холодні атомарні гази, заломлюючі кристали і оптичні волокна.
Але в минулому році дослідники з Ліверморської національної лабораторії Лоуренса в Каліфорнії та Університету Рочестера в Нью-Йорку змогли реалізувати те ж саме всередині гарячих скупчень заряджених частинок, точно налаштувавши швидкість світлових хвиль всередині плазми – автори змогли регулювати швидкість частинок від однієї десятої звичайної швидкості світла у вакуумі до більш ніж на 30 відсотків від неї.
Швидкість фотона фіксується переплетенням електричних і магнітних полів, званих електромагнетизмом. Від цього нікуди не дітися, але імпульси фотонів на вузьких частотах також стикаються таким чином, що створюють регулярні хвилі. Ритмічний підйом і падіння цілих груп світлових хвиль проходить крізь речовину зі швидкістю, що описується як групова швидкість, і саме цю «хвилю хвиль» можна уповільнити або прискорити, в залежності від електромагнітних умов її оточення.
Видаляючи електрони з потоку іонів водню і гелію за допомогою лазера, дослідники змогли змінити групову швидкість світлових імпульсів, що посилаються через них другим джерелом світла, пригальмовуючи або оптимізуючи їх, регулюючи співвідношення газу і змушуючи характеристики імпульсу змінювати форму.
Загальний ефект був обумовлений заломленням полів плазми і поляризованим світлом від основного лазера, використовуваного для їх придушення. Окремі світлові хвилі все ще рухалися у своєму звичайному темпі, навіть коли їх колективна швидкість ставала вище.
З теоретичної точки зору експеримент допомагає конкретизувати фізику плазми і накладає нові обмеження на точність існуючих моделей. З практичної точки зору, це хороша новина для передових технологій, адже відкриття допоможе їм обійти перешкоди, пов’язані з межею швидкості світла.