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不可思議:物理學家通過使光扭曲來放慢光速

文檔來源: 發布日期:2017-11-20 18:15:59

 

  物理學家已經發現了一種方法來放慢光而無需接觸或攔截它,只需要通過讓光在穿過空間時變得“扭曲”就行。這意味著物理學家能夠使光束從一個點到另一個點花更長的時間,這種技術對于新世代光學計算機和通信系統的發展是大有所為的。

  但是在你驚呆之前,這項研究并沒有改變光仍在傳播的這一事實,當然還有光的速度也不變。物理定律指出在真空中光的傳播速度恒定,無論它是宇宙中的哪里。光在真空中沿直線傳播的速度為299,792,458米/秒。而我們還并未打破物理定律。

  光速在物理學上通常用“c”表示(如愛因斯坦著名的質能方程:E=mc^2),這是一個基本物理常數:它定義了能量、物質和信息傳播的絕對速度限制?!鋇比?,你也可能知道我們已經可以使光的傳播速度大大低于那個值——例如,當它在水中傳播,或任何其他有著大于真空折射率的介質,光的速度會明顯下降。

  這很不錯,但這些技術并不能幫助我們在放慢光速的同時仍能準確地傳輸信息。所以近年來,物理學家一直在研究更巧妙的方法來放慢光速。

  去年,由蘇格蘭的格拉斯哥大學領導的研究小組邁出了第一步,他們在真空中成功地放慢了光速。為了做到這一點,他們把光子送入了一個“隔層”之中,它改變了光子的物質形態并減緩它們的速度。

  現在來自菲律賓大學國家物理研究所的一個團隊又更進了一步,他們展示了一種新的方式可以“放緩”光速,只需使光變得扭曲。在他們的實驗中,物理學家使用被稱之為拉蓋爾-高斯的光束(簡稱LG光束),它攜帶有軌道角動量。軌道角動量基本上是角動量的量子版,這是測量有多少光旋轉的數量。如果你想象一束光就像螺絲錐一樣在空間中傳播,你就能得到一個大致的了解。

  每一束光都有自己的獨特的軌道角動量,但該團隊表明他們可以改變LG光束的角動量而無需直接干涉它們,這證明了光慢了下來。重要的是,基于軌道角動量,該團隊在實驗之前就可以計算并預測每個LG光束放慢的時間。

  LG光束已經應用于通信系統、以及早期的計算機應用程序。如果現在該團隊可以預測這些光束將如何減緩,或者甚至控制它們的傳播速度,這將使他們可以控制信息的流動,并有望使這些系統的效率更高。

  不過這仍然是處于早期,但這項研究也像此前很多研究一樣表明,光不像我們之前所想的那樣被充分地認識。事實上,幾周之前,有物理學家發現了一種全新的光;而在今年早些時候,一個團隊發現了電磁輻射的一個新的基本特性。

  重要的是,所有這些表明,也許光速終究不是那么一成不變的。事實上,更有可能是光在真空中傳播的速度有一個最大上限。如果是這樣的話,那么也許距離我們找到一個比光速更快的旅行方式并不遙遠。

  這項研究已經發表在《科學報告》(Scientific Reports)雜志上。

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