C допомогою нанорозмірного пристрою вчені змусили світ рухатися з нескінченно великою швидкістю
Представники групи вчених з Інституту атомної і молекулярної фізики в Амстердамі і з Пенсільванського університету оголосили про те, що їм вдалося зробити нанорозмірне пристрій, що дозволяє світлу рухатися з нескінченно великою швидкістю. Що ж це значить? Всім відомо, що швидкість світла у вакуумі є постійною величиною і становить 300 000 000 метрів в секунду. Ця швидкість, відповідно до теорії відносності Ейнштейна, що є максимальною швидкістю, з якою може рухатися будь-яке матеріальне тіло. Але в деяких прозорих середовищах, у воді або в склі, світло поширюється повільніше, ніж у вакуумі.
Різниця між швидкостями світла у вакуумі і в іншому середовищі, точніше їх відношення, в науці називається показником заломлення", значення якого відображає наскільки світло уповільнюється або пришвидшується, проходячи через кордон між двома середовищами. Саме "граючи" з різними матеріалами і значення їх показників заломлення, вченим вдалося створити оптичний пристрій, свого роду метаматеріал, має показник заломлення дорівнює нулю. А це означає, що світло, потрапляючи в такий матеріал, починає поширюється з нескінченно великою швидкістю.
Створене наноустройство здається досить простим, це прямокутний кристал з діоксиду кремнію, стекла, має товщину 85 нанометрів і завдовжки 2000 нанометрів. Зі всіх сторін цей кристал оточений шаром срібла, що не дозволяє світлу покинути межі кристала. З-за малих розмірів пристрою, світло, що потрапив в об'єм кристала, веде себе дуже незвичайним чином. Він багаторазово відбивається, складається сам з собою, утворюючи стоячі хвилі, що призводить до виникнення темних і яскравих областей в кристалі. При довжині хвилі подається в кристал світла, що перевищує певне значення, весь кристал стає темним, але на одній особливої довжині хвилі весь кристал починає яскраво сяяти по всьому об'єму. Якщо не вдаватися в наукові тонкощі з математичними нетрями, даний факт означає, що всі фотони світла рухаються з нескінченно великою швидкістю, принаймні, саме в цьому впевнені вчені.
Слід зауважити, що не варто лякатися такого несподіваного факту, який здається чимось з розряду надприродного. Все це підпорядковується досить простим і відомим законам фізики, які в доступній і дохідливій формі були пояснені в журналі Science: "Рух світла характеризується двома видами швидкостей. Фазова швидкість світла визначає, як швидко рухаються фотони світла з певною довжиною хвилі, а групова швидкість визначає, як швидко частинки світла переносять укладену в них енергію або інформацію. Згідно законам фізики, фазова швидкість світла може мати будь-яке як завгодно високе значення, але от групова швидкість світла не може перевищити значення порогу відомої швидкості світла, константи "c"".
У своєму нанорозмірному пристрої вчені спостерігали нескінченно високу фазову швидкість світла, у той час як його групова швидкість трималася в межах, визначених теорією відносності. На жаль, такого пристрою не судилося зробити революцію в області оптичних комунікацій, забезпечуючи передачу інформації з нескінченно великою швидкістю. Але такий пристрій може знайти й інше застосування, наприклад, в якості нанорозмірних приймально-передавальних оптичних антен або елементів схем оптичних мікропроцесорів майбутнього.