У 2017 році американським вченим вперше вдалося спостерігати, як світло залишає за собою конус, що нагадує ударну хвилю, яка виникає при русі надзвукового літака.
Коли об’єкт рухається крізь атмосферу, повітря обтікає його, і в результаті виникають звукові хвилі. Якщо швидкість об’єкта дорівнює швидкості звуку в тому середовищі, в якому він рухається, або перевищує її, об’єкт обганяє хвилі, які створює. Фронти таких хвиль перетинаються, резонують і підсилюють один одного. В результаті за об’єктом, що летить з надзвуковою швидкістю залишається “хвіст” посилених акустичних коливань, набагато більш потужних, ніж ті, що народжуються рухомими на дозвукових швидкостях об’єктами.
Площина, що обмежує область збурень, називається конусом Маха. Попередні дослідження довели, що фотони здатні залишати сліди, які також мають конічну форму, а нещодавно вченим вдалося спостерігати їх утворення і навіть записати його на відео.
Частинки світла подорожують через вакуум зі швидкістю світла – близько 300 000 км / с, і, згідно Ейнштейну, ніщо не може рухатися швидше світла у вакуумі. Зате світло може рухатися повільніше-наприклад, якщо його поширення ускладнює середовище. Скло уповільнює світло на 40%, а в деяких експериментах фізикам вдається зменшувати швидкість в мільйони разів, практично зупиняючи фотони.
Щоб отримати фотонні конуси Маха, фізики з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі створили для фотонів тунель, заповнений сухим льодом і затиснутий між панелями з силікону і порошку оксиду алюмінію. Крізь тунель пропустили короткі спалахи видимого світла зеленого кольору, кожні з яких тривали по 7 пікосекунд (пікосекунда — одна трильйонна секунди). Зелене світло розсіювалося, натикаючись на частинки сухого льоду, і розсіяне світло частково потрапляло на силіконові пластинки.
Світло проходило через тунель набагато швидше, ніж через матеріал пластинок, і залишав позаду конус більш повільних світлових хвиль, які, поширюючись, накладаються один на одного.
Результати дослідження опубліковані в журналі Science Advances.