Fizičari su po prvi put uspjeli da posmatraju nevjerovatan fenomen – optičke vrtloge koji se kreću brzinama većim od brzine svjetlosti.
Iako zvuči kao naučna fantastika, ovo otkriće ne krši Ajnštajnovu teoriju relativnosti, a otvara potpuno nova vrata u razumijevanju prirode talasa.
Ovi fenomeni, poznati kao fazne singularnosti ili optički vrtlozi, teoretski su predviđeni još 70-ih godina prošlog vijeka.
Baš kao što vrtlozi u rijeci mogu da se kreću brže od vode koja ih okružuje, tako i ovi vrtlozi u svjetlosnom talasu mogu da nadmaše brzinu same svjetlosti u kojoj se nalaze.
Zašto ovo ne krši zakone fizike?
Mnogi će se zapitati kako je moguće putovati brže od svjetlosti ako teorija relativnosti kaže da je to gornja granica svemira.
Odgovor leži u činjenici da ovi vrtlozi ne nose masu, energiju niti informaciju. Njihovo kretanje se ne zasniva na stvarnom fizičkom putovanju kroz prostor, već na promjenljivoj geometriji talasnog obrasca.
Revolucionarno dostignuće elektronske mikroskopije
Snimiti ovaj fenomen u praksi bilo je izuzetno teško jer se sve odvija na nezamislivo malim prostornim i vremenskim razmjerama.
Ido Kaminer, fizičar sa Izraelskog instituta za tehnologiju „Tehnion“, objašnjava važnost ovog proboja:
– Naše otkriće otkriva univerzalne zakone prirode zajedničke svim vrstama talasa, od zvučnih talasa i strujanja fluida do složenih sistema kao što su superprovodnici.
Ovaj proboj nam pruža moćan tehnološki alat – mogućnost mapiranja kretanja osjetljivih fenomena na nanoskopskom nivou.
Kako nastaje “rupa” u svjetlosti?
Iako svjetlost ljudskom oku djeluje jednolično, ona se može ponašati i kao čestica i kao talas. Optički vrtlog nastaje kada se talas uvija dok se kreće, slično vadičepu. U samom centru tog uvijanja, svjetlost se poništava, ostavljajući tačku nultog intenziteta – neku vrstu tamne „rupe“.
Matematički modeli su pokazali da će se dvije takve tačke međusobno privlačiti i ubrzavati kako se približavaju. U trenutku neposredno prije njihovog nestanka (anihilacije), njihova brzina dostiže neograničene, odnosno superluminalne vrijednosti.
Snimak u tri kvadrilionita dijela sekunde
Da bi prevazišli tehnološka ograničenja, istraživači su koristili dvodimenzionalni materijal – heksagonalni bor-nitrid.
Ovaj materijal podržava specifične hibride svjetlosti i atomskih vibracija (fononski polaritoni) koji se kreću sporije od obične svjetlosti, što je omogućilo detaljnije praćenje.
Ključni dio eksperimenta bio je ultra-brzi elektronski mikroskop koji je bilježio događaje u razmaku od svega tri kvadrilionita dijela sekunde.
Kombinovanjem stotina takvih snimaka napravljen je vremenski zapis vrtloga koji jure jedan ka drugom, potvrđujući da u mikrosvijetu svjetlosti postoje brzine koje prevazilaze sve što smo do sada mogli vidjeti u realnom vremenu.
Besplatnu Android aplikaciju portala SrpskaCafe preuzmite ovdje.