Неожиданное поведение фотонов поставило под вопрос симметрию времени

Что если бы свет мог вести себя не так, как мы привыкли? Новые эксперименты показывают: это не только возможно, но и уже происходит. Британские физики изменили саму природу того, как мы понимаем фотонные волны — и открыли для науки новую дверь.

Необычное поведение в кольце

Команда из Национальной физической лаборатории Великобритании и Университета Хериота-Уота в Эдинбурге проводила эксперименты с устройством под названием оптический кольцевой резонатор.

По сути, это петля из оптоволокна, по которой пускают импульсы света. Оказалось, что при определённых условиях эти импульсы начинают вести себя странно: нарушают симметрию, которая раньше считалась незыблемой.

Нарушение Т-симметрии — миф или реальность

В нормальных условиях свет ведёт себя одинаково, независимо от направления — вперёд или назад во времени. Это явление называется симметрией обращения времени, или Т-симметрией. Однако в ходе эксперимента её удалось нарушить. Импульсы, циркулирующие в кольце, начинали появляться либо до, либо после основного сигнала — но не одновременно.

"При заполнении кольцевого резонатора короткими импульсами циркулирующие пульсы внутри него будут поступать либо до, либо после изначального импульса, но не одновременно с ним", — объясняет Франсуа Копи, один из авторов исследования.

Свет как штопор

Самое удивительное — изменение поляризации света. Обычно волны света колеблются строго перпендикулярно направлению движения, как струна. Здесь же они закручивались по спирали, напоминая эллиптический штопор. Это необычное поведение открывает возможность манипулировать светом иначе, чем прежде.

Почему это важно

"Оптика стала важной частью телекоммуникационных и компьютерных сетей. Понимание того, как мы можем манипулировать светом в фотонных цепях, может помочь раскрыть множество новых технологий", — говорит Паскаль Дель'Хэй из Национальной физической лаборатории.

Речь идёт не просто о науке. Это открытие может привести к разработке более чувствительных сенсоров и новым квантовым технологиям — тем, которые однажды окажутся в каждом доме.

Уточнения

Фото́н (от др.-греч. φῶς, фос — свет) — фундаментальная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света) в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия.