Исследователи Техниона измерили сверхсветовые скорости оптических сингулярностей
Новые измерения показывают, что оптические сингулярности могут казаться движущимися быстрее света незадолго до аннигиляции, ставя под сомнение традиционные аналогии частиц.
Исследователи Техниона — Израильского технологического института — изучили динамику оптических сингулярностей с помощью ультрабыстрой электронной микроскопии. Эти фазовые сингулярности, представляющие собой точки, где колебание волны исчезает, были исследованы в тонком слое гексагонального боронитрида, где свет взаимодействует с колебаниями решетки материала, образуя фононные поляритоны. Исследование, опубликованное в журнале Nature, демонстрирует, что эти сингулярности могут проявлять кажущиеся сверхсветовые скорости незадолго до аннигиляции.
Команда исследователей под руководством профессора Идо Каминера использовала короткие лазерные импульсы для возбуждения связанных волн в боронитриде. С помощью комбинации ультрабыстрой электронной микроскопии и электронной интерферометрии им удалось реконструировать как силу, так и фазу электромагнитного поля с пространственным разрешением около 20 нанометров и временным разрешением в три фемтосекунды.
Анализ показал, что по мере приближения двух сингулярностей их скорости могут резко возрастать, при этом измерения указывают на скорости, превышающие скорость света в вакууме. Средняя скорость, зафиксированная для сингулярностей, составила около 1,04 скорости света, при этом некоторые отдельные движения достигали еще более высоких значений. Однако важно отметить, что эти скорости не соответствуют материальным частицам, так как сами сингулярности не переносят энергию или информацию.
Полученные результаты предполагают универсальные законы, управляющие волновыми системами, применимые к различным явлениям, от звуковых волн до сверхпроводников. Статистическая динамика сингулярностей напоминает распределение частиц в жидкостях, указывая на сложное взаимодействие между их пространственными распределениями и скоростями. Это исследование не только углубляет наше понимание фазовых сингулярностей, но и открывает новые возможности для изучения быстрых процессов в оптических материалах с использованием передовых методов электронной интерферометрии.
