Технология улавливания света может привести к созданию настольных ускорителей частиц

Исследователи из Массачусетского технологического института, создавшие в прошлом году материал, способный улавливать и останавливать свет, теперь разработали более фундаментальное понимание процесса.

Новая работа, способная объяснить некоторые основные физические механизмы, показала, что данное поведение связано с широким диапазоном других очевидно несвязанных явлений.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Обычно свет можно ограничивать лишь зеркалами, либо с помощью специальных материалов, таких как фотонные кристаллы. Оба подхода блокируют лучи света. Прошлогоднее открытие представило новый метод, с которым волны уравновешивают собственные области излучения. Новая работа показала, что этот процесс улавливания света, включающий закручивание направления поляризации света, основан на типе вихря; подобный феномен стоит за множеством явлений, от торнадо до водной воронки.

Помимо раскрытия механизма, ответственного за улавливание света, новый анализ показал, что состояние ловушки намного более стабильно, чем считается, благодаря чему его легко производить и сложно нарушить.

«Это состояние ловушки считается весьма хрупким и непонятным», сказал постдок Бо Чжень. „Однако, как выясняется, оно вполне может существовать“.

В наиболее естественном свете направление поляризации, которое вполне можно понимать как направление вибрации световых волн, остается неподвижным. Этот принцип позволяет поляризовать, например, темные очки: свет, отраженный от поверхности, выборочно поляризуется в одном направлении; иногда этот отраженный свет может блокироваться поляризационными фильтрами, расположенными к нему под прямым углом.

Однако в случае с улавливающими свет кристаллами световые волны, которые поступают в материал, поляризуются так, что формируют завихрение, сказал Чжень, и направление поляризации меняется в зависимости от направления луча.

Поскольку в каждой точке завихрения поляризация различается, она производит сингулярность, также известную как топологический дефект, и ее центр, улавливая свет точно в этой точке.

Постдок Чиа Вей Сю сообщил, что феномен позволяет производить нечто под названием векторный луч, специальный тип лазерного луча, потенциально позволяющий создавать небольшие ускорители частиц. Подобные устройства могут использовать эти векторные лучи для разгона частиц и сталкивания их друг с другом; возможно, в будущем это позволит проводить высокоэнергетические эксперименты буквально на столе, в то время как сегодня для них требуются большие туннели шириной несколько миль.

Открытие также легко позволит реализовать получение изображений со сверхвысоким разрешением (с помощью метода под названием микроскопия стимулированного истощения эмиссии) и может допустить отправку гораздо большего количества каналов данных через единственное оптическое волокно.

«Эта работа — большой пример того, как предположительно хорошо изученные физические системы способны содержать в себе богатые и неоткрытые феномены, которые легко выявить, если копнуть в нужном направлении», заключил доцент Ий Дон Чон из технологического университета Наньяна в Сингапуре, не принимавший участия в исследовании.

26.12.2014


Подписаться в Telegram



Хайтек

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса