Fysiker byggde en maskin som bryter mot de normala reglerna för ljuset


Fysiker har byggt en ring i vilken pulser av ljuspiska cirklar runt varandra och de normala reglerna som styr ljusets beteende är inte längre tillämpliga.

Under normala omständigheter visar ljus vissa barn med fysisk symmetri. Först, om du skulle spela ett tejp av ljusets beteende framåt och sedan bakåt, skulle du se det uppträda på samma sätt som rör sig i båda riktningarna i tid. Detta kallas tid-omvänd symmetri. För det andra kan ljus, som kan röra sig genom världen som en våg, har det som kallas polarisation: hur det svänger i förhållande till vågens rörelse. Den polarisationen förblir vanligen densamma, vilket ger en annan typ av symmetri.

Men inuti denna ringformade enhet förlorar ljuset både sin tid-omvänd symmetri och ändrar polarisationen. Inuti ringen vänder ljusvågor cirklar och resonerar med varandra, vilket ger effekter som normalt inte existerar i omvärlden. [The 10 Most Outrageous Military Experiments]

Forskare visste redan att under vissa omständigheter, när ljuset studsar inuti optiska ringar, kan det förlora sin tidssvingande symmetri. Topparna i sina vågor uppstår inte vid den punkt som symmetri dikterar att de borde inne i den optiska ringen. Men i ett nytt papper, som publicerades torsdagen den 10 januari i tidskriften Physical Review Letters, visade ett lag från National Physical Laboratory att detta kan hända samtidigt som spontana förändringar i polarisationen.

När laget pumpade försiktigt timlade pulser av laserljus i en enhet som kallades en "optisk ringsresonator", var ljusets toppar ordnade sig på sätt som omöjliggjordes under tidsomvändningssymmetri. När de cirklade varandra, bildade de mönster som bara fungerar i en riktning i tiden. Samtidigt förlorade ljuset sin vertikala polarisation – dess vågor slutade att röra sig strängt upp och ned och istället bildade ellipser.

Denna forskning, sade fysikerna i ett uttalande, öppnar nya dörrar för att manipulera ljus. Det kommer att göra det möjligt för forskare att arbeta med mer precision och komma med nya mönster för optiska kretsar som går i enheter som atomklockor och kvantdatorer. Och det säger vetenskapen något om ljus som det aldrig hade känt förut.

Ursprungligen publicerad den Live Science.