Naukowcy spowolnili światło 10 000 razy w eksperymencie: ScienceAlert

Naukowcy wykazali już wcześniej, że w niektórych scenariuszach światło może zostać spowolnione, a nowe badanie pokazuje sposób, w jaki można to zrobić, i wydaje się być jednym z najbardziej przydatnych dotychczas podejść.

Naukowcy stojący za przełomem z Uniwersytetu w Guangxi i Chińskiej Akademii Nauk w Chinach twierdzą, że ich metoda może przynieść korzyści w informatyce i komunikacji optycznej.

Światło przemieszcza się w próżni kosmicznej z jedną i tylko jedną prędkością — 299 792 kilometrów (około 186 000 mil) na sekundę. Jeśli jednak rzucisz na jego ścieżkę masę pól elektromagnetycznych, takich jak te otaczające zwykłą materię, ta niezwykła prędkość zacznie zwalniać.

Większość przezroczystych materiałów nieco spowalnia światło. To właśnie zmiany prędkości powodują uginanie się światła podczas przemieszczania się z jednego ośrodka do drugiego. Jednak hamowanie wymaga specjalnych materiałów, takich jak kryształy fotoniczne, a nawet ultrazimne gazy kwantowe.

„Widzimy, że nasza praca wytyczy zupełnie nowy kierunek w osiąganiu ultrasilnych interakcji światło-materia w nanochipach fotonicznych”. On pisze Naukowcy w opublikowanym artykule.

Nowa metoda opiera się na tzw Przezroczystość indukowana elektromagnetycznie (EIT), który wykorzystuje sprytną sztuczkę laserową do manipulowania elektronami wewnątrz gazu przechowywanego w próżni, zasadniczo zmieniając go z nieprzezroczystego w przezroczysty.

Oznacza to, że światło lasera może przez niego przechodzić, ale ze względu na sposób manipulacji jest również spowalniane. To sprawia, że ​​jest to bardzo interesujące dla fizyków, ale takie podejście oznacza również utratę dużej ilości światła i energii po drodze.

Aby zmniejszyć tę stratę i poprawić wydajność całego systemu, badacze przyjęli niektóre zasady EIT w zakresie sterowania oświetleniem i zaprojektowali Nowy materiał Aby spowolnić światło. Materiał jest rodzajem metapowierzchni – sztucznej dwuwymiarowej struktury, która posiada niespotykane w naturze właściwości.

Nadbudówki zaprojektowane przez zespół zostały wykonane z bardzo cienkich warstw Silikon — podobnie jak dzisiejsze chipy komputerowe — okazały się znacznie lepsze od istniejących opcji pod względem zatrzymywania i uwalniania energii (w tym przypadku ze światła).

Z wyników uzyskanych przez naukowców wynika, że ​​w tym układzie światło może zostać spowolnione ponad 10 000 razy. Jednocześnie utrata światła jest zmniejszona ponad pięciokrotnie w porównaniu do innych urządzeń Porównywalne metody.

Kluczem do nowego podejścia jest sposób, w jaki rozmieszczone są najmniejsze elementy składowe nadpowierzchni – zwane metaatomami. W tym przypadku są one wystarczająco blisko, aby się ze sobą zlewać, co z kolei wpływa na sposób, w jaki światło jest traktowane podczas jego przechodzenia.

Efektem końcowym jest to, że cała ta złożona nauka ma na celu lepszą kontrolę sposobu przemieszczania się światła. Ponieważ światło odgrywa kluczową rolę we wszystkim, od szerokopasmowego Internetu po obliczenia kwantowe, istnieje wiele potencjalnych zastosowań.

To nie jedyny sposób, jaki odkryli naukowcy Dalsze spowolnienie światładalekie od naturalnej histerezy występującej w materiałach takich jak woda, ale jego wydajność i skalowalność sprawiają, że jest to obiecująca opcja do dalszych badań.

„Dzięki tym wynikom nasze badanie otwiera nowy sposób projektowania przepływu światła w metapowierzchniach”. On pisze Naukowcy.

Badanie opublikowano w Wiadomości nano.