Учёные: можно остановить луч света

Ученые из Бразилии и Израиля заявляют, что луч света можно не только затормозить, но и полностью остановить, если поместить его в особую точку, где сталкиваются две одинаковые электромагнитные волны, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

“Мы показали, что импульс света можно полностью остановить в особенной точке, что позволяет нам “замораживать” и “размораживать” свет, сохраняя при этом всю информацию, которую он переносит. Подобным образом можно манипулировать не только светом, но и звуком и другими полями, которые подчиняются правилам пространственно-временной симметрии”, — пишут Алексей Майлибаев и его коллеги из Национального института чистой и прикладной математики в Рио-де-Жанейро (Бразилия).

Электромагнитные волны, в том числе свет, переносят информацию гораздо эффективнее, чем электрические сигналы, поэтому большая часть современных систем связи основана на оптоволокне и различных лазерных излучателях. Ученые давно пытаются заменить транзисторы и металлические дорожки в чипах световыми аналогами, однако это пока не удается – просто потому что движением света очень сложно управлять.

Одна из главных проблем заключается в том, что пока невозможно добиться бесконечно долгого существования конкретной световой волны – она или затухает, или рассеивается при движении по пространству. Здесь есть два решения – либо заставить свет двигаться по кругу, удерживая его в одной точке, либо замедлить его скорость почти до нуля.

Пока и тот, и другой подход не лишены недостатков. В первом случае волна света постепенно гаснет, а реальное торможение работает или в очень экзотических условиях, или же снижает скорость света всего в несколько десятков раз, что лишает эту затею любого практического смысла.

Майлибаев и его коллеги нашли новое решение, обратив внимание на широко известный феномен — так называемые особенные точки, или сингулярности на языке математики. Под этим словом ученые понимают особые области на графике, где поведение функции не определено, — например, значение функции 1/x стремится к бесконечности при приближении к нулю, и просчитать ее поведение в этой части кривой крайне сложно.

До недавнего времени, отмечает Майлибаев, считалось, что у подобных точек нет физического воплощения, однако расчеты его коллег показывают, что их можно создавать, сталкивая две одинаковые волны в двумерном световоде.

Лучи света, проходящие через сингулярность, полностью остановятся, если их сила будет особым образом меняться с течением времени. Малейшие изменения в конфигурации сталкивающихся лучей, как отмечают ученые, выведут “заторможенный” свет из этой точки и заставят его двигаться дальше.

По словам исследователей, первый шаг к реализации этой идеи уже сделан – в 2010 году группе немецких и итальянских физиков удалось создать первую реальную особенную точку, сталкивая микроволны в специальной камере-резонаторе. Аналогичным образом, считают Майлибаев и его коллеги, можно создать и установку, которая могла бы затормаживать свет и другие типы волн. Это стало бы существенным шагом вперед в развитии световых компьютеров и прочих футуристических гаджетов.