Uut tüüpi laser näib füüsikareegleid trotsivat
USAs asuva Kesk-Florida ülikooli teadlased leiutasid uut tüüpi laserkiirguse, mis paistab rikkuvat pikka aega vastuvaidlematuks peetud optilise füüsika reegleid.
Need uued kiired, mida teadlaste töörühm nimetab „aegruumi lainepakettideks“ (ingl spacetime wave packet), järgivad teistsuguseid murdumisreegleid. Avastus võib kaasa tuua uute sidetehnikate väljatöötamise.
Valgus liigub eri keskkondades enamasti eri kiirustel; tihedamates materjalides selle kiirus aeglustub. Kõige hõlpsam on seda näitlikustada lihtsa teadusliku katsega — kui asetate lusika veeklaasi, paistab see veepinna piiril murduvat. Põhjuseks on asjaolu, et valgus liigub vees aeglasemalt kui õhus ning vette sisenedes valguskiired murduvad vastavalt nn Snelli reeglile.
Uued laserkiired aga ei juhindu sellest elementaarsest valguse ja aine vastastiksuhteid määratlevast reeglist. Ja kiirte iseärasused ei piirdu ainult sellega — nimelt eiravad need ka Fermat’ printsiipi, mille kohaselt peaks valgus alati liikuma mööda kõige lühemat võimalikku trajektoori.
„Sellel uuel laserkiirte rühmal on ainulaadsed omadused, mis tavalistel laserkiirtel puuduvad,“ selgitas uurimuse juhtivteadlane Ayman Abouraddy. „Aegruumi lainepakette saab panna käituma tavapärasel moel, üldse mitte kiirust muutma või isegi tihedas materjalis anomaalsel kombel kiirust tõstma. Tänu sellele on võimalik olukord, milles need valgusimpulsid jõuavad eri ruumipunktidesse üheaegselt.“
Taolisel tulemusel on olulisi järelmeid optiliste sidetehnoloogiate jaoks. Töörühm illustreeris üht rakendusvõimalust näite najal, milles lennuk saadab valgusimpulssideks teisendatud sõnumeid kahele allveelaevale, mis paiknevad samas sügavuses, aga eri kaugustel.
Kui muidu jõuaks sõnum kõigepealt lähemal asuva allveelaevani, siis aegruumi lainepakettide impulsse on võimalik moduleerida nii, et need jõuavad mõlemasse sihtpunkti samaaegselt.
Ehkki võib tunduda, et kirjeldatud tehnika vastandub mõnedele elementaarsetele füüsikareeglitele, rõhutavad uurijad, et tegelikult on see kooskõlas erirelatiivsusteooriaga. Väidet toetab asjaolu, et teadlased ei mõjuta valguse enese võnkumist; selle asemel moduleeritakse kiiruseid, millel liiguvad valgusimpulsside haripunktid.
Selleks rakendatakse ruumiliseks valgusmodulaatorit (ingl spatial light modulator), seadet, mis korraldab iga valgusimpulsi energia ümber nii, et selle omadused ajas ja ruumis lõimuvad.
„Aegruumiline murdumine (ingl space-time refraction) trotsib Fermat’ printsiibist tulenevaid ootuseid ning pakub uusi võimalusi valguse ja muude laineliste nähtuste voolu modifitseerimiseks,“ märkis uurimuse kaasautor Basanta Bhaduri.
