Sunday Science: ученые заставили свет двигаться бесконечно быстро

Команда ученых заявила, что достигла того, что ранее казалось невозможным: они разработали миниатюрный девайс позволяющий свету перемещаться с бесконечной скоростью. Но как они этого добились и что вообще все это значит?

В вакууме, свет перемещается со скоростью около 300,000,000 метров в секунду – согласно теории относительности Эйнштейна, это максимально возможная скорость. Однако, в некоторых материалах – к примеру в воде или стекле – скорость уменьшается. Разница в скорости может быть приведена в виде отношения, которое ученые называют индексом преломления: фактически, это величина того, как сильно замедляется или ускоряется свет проходя через материю.

К бесконечности...

Но так как ученые любят возится с рамками возможного, то в последние годы они экспериментировали с концепцией индекса преломления и различными материалами. Команда ученых из Института Атомной и Молекулярной Физики Амстердама и Университета Пенсильвании, создала материал, с индексом преломления равным нулю – это значит, что в этом материале свет способен перемещаться бесконечно быстро. Что за...?

Девайс о котором идет речь кажется довольно простым: это квадратный слиток из диоксида кремния, толщиной в 85 нанометров и длинной в 2000 нанометров, он окружен серебром, через которое не проходит свет. И хотя структуру не представляет из себя ничего сверхъестественного, получаемые эффекты далеки от очевидных.

Из-за относительно небольшого размера "девайса", свет, попадая внутрь, совершает странные вещи: он отскакивает от сторон, и взаимодействует сам с собой, создавая характерные рисунок света и темноты. Выше определенной частоты, весь девайс становится темным. Однако на одной частоте, все загорается: вместо того, чтобы перемещаться в виде волн, как обычно, свет возникает разом повсюду. Фактически, он полностью синхронен, что значит только одно: он двигается с бесконечной скоростью?

... но не далее?

Однако, есть одно "но". Это "но" основывается на небольшом отрывке старой, доброй физики:

Свет имеет две скорости. Фазовая скорость – описывает то, как быстро волны данной частоты передвигаются, групповая скорость – описывает то, как быстро свет передает энергию или информацию. Только групповая скорость должна оставаться  ниже скорости света в вакууме...

В данном миниатюрном девайсе, ученые наблюдают то, как фазовая скорость достигает бесконечности, в то время как групповая скорость все так же подчиняется законам относительности. Однако это не значит, что девайс бесполезен. Исследователи предлагают, что он может использоваться в качестве нового вида антенны для передачи собранных фазовых блоков данных, или для использования в миниатюрных оптических связях. К сожалению, революции ждать не стоит – он не сможет передавать информацию моментально.