Большинство из нас знакомы с действующим законом, который ограничивает скорость передачи информации через пустое пространство: со скоростью света, которая достигает 300000 км/с.

Хотя сами фотоны вряд ли когда-либо преодолеют этот предел скорости, существуют особенности света, которые не подчиняются тем же правилам. Манипулирование ими не ускорит нашу способность путешествовать к звездам, но они могут помочь ученым расчистить путь к совершенно новому классу лазерных технологий.

Физики в США показали, что при определенных условиях волны, состоящие из групп фотонов, могут двигаться быстрее света. Их исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters. Ученые какое-то время активно и быстро играли с ограничением скорости световых импульсов, ускоряя и даже замедляя их до виртуальной остановки, используя различные материалы, такие как холодные атомарные газы, преломляющие кристаллы и оптические волокна.

В прошлом году исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии и Университета Рочестера в Нью-Йорке добились этого в горячем рое заряженных частиц, точно настроив скорость световых волн в плазме примерно до одной десятой скорости света. обычная скорость вакуума более чем на 30% быстрее.

Скорость фотона фиксируется переплетением электрических и магнитных полей, именуемым электромагнетизмом. От этого никуда не деться, но импульсы фотонов с узкими частотами также сталкиваются таким образом, что создают регулярные волны. Ритмичные подъемы и спады целых групп световых волн проходят сквозь материал со скоростью, описываемой как групповая скорость , и именно эту «волну волн» можно настроить так, чтобы она замедлялась или ускорялась в зависимости от электромагнитных условий ее окружения.

Вырывая электроны из потока ионов водорода и гелия с помощью лазера, исследователи смогли изменить групповую скорость световых импульсов, пропущенных через них вторым источником света, затормозив или оптимизировав их, регулируя соотношение газов и заставляя особенности пульса изменять форму.

Общий эффект был обусловлен преломлением полей плазмы и поляризованным светом первичного лазера, используемого для их удаления. Отдельные световые волны все еще неслись в своем обычном темпе, даже несмотря на то, что их коллективный танец, казалось, ускорился.

С теоретической точки зрения эксперимент помогает конкретизировать физику плазмы и накладывает новые ограничения на точность современных моделей. С практической точки зрения, это хорошая новость для передовых технологий, ожидающих своего часа подсказок, как обойти препятствия, мешающие их воплощению в жизнь.