Прво, научници су показали да могу на време да пошаљу светлост кроз „пукотине”.
Нови експеримент је преокрет на 220 година старој демонстрацији, у којој светлост сија кроз два прореза на екрану како би се створио јединствени узорак дифракције у простору, у којем се врхови и доње тачке светлосног таласа акумулирају или поништавају. У новом експерименту, истраживачи су створили сличан образац у времену, суштински мењајући боју ултра-великог ласерског импулса.
Налази отварају пут напретку аналогних рачунара који манипулишу подацима штампаним на сноповима светлости, а не на дигиталним битовима – и могли би да натерају такве рачунаре да „уче“ из података. Они такође продубљују наше разумевање фундаменталне природе светлости и њене интеракције са материјом.
За нову студију, описану 3. априла у часопису Натуре Пхисицс (Отвара се у новој картици)Истраживачи су користили индијум-калај оксид (ИТО), који је материјал који се налази у већини екрана телефона. Научници су већ знали да ИТО може да се промени из прозирног у рефлектујући као одговор на светлост, али истраживачи су открили да се то дешава много брже него што се раније мислило, за мање од 10 фемтосекунди (10 милионитих делова милијарде).
„Ово је било веома велико изненађење и у почетку је било нешто што нисмо могли да објаснимо“, рекао је главни аутор студије Риццардо Сапиенза (Отвара се у новој картици), физичар са Империал Цоллеге Лондон, рекао је за Ливе Сциенце. На крају, истраживачи су открили зашто се реакција догодила тако брзо испитујући теорију о томе како електрони у ИТО реагују на упадну светлост. „Али требало нам је много времена да то схватимо.
Размена времена у простору
Енглески научник Томас Јанг први је демонстрирао таласасту природу светлости користећи сада већ класични експеримент са „двоструким прорезом“ 1801. Када светлост сија на екран са два прореза, таласи мењају правац, тако да таласи који излазе из једног прореза ометају таласи који долазе кроз другу. Врхови и дна ових таласа се или додају или поништавају, стварајући светле и тамне рубове, које се називају интерференцијски образац.
У новој студији, Сапиенза и колеге су реконструисали такав образац интерференције у времену тако што су сијали ласерски импулс „пумпе“ на екран обложен ИТО. Док је ИТО у почетку био провидан, светлост ласера је променила својства електрона унутар материјала тако да је ИТО рефлектовао светлост као огледало. Следећи ласерски сноп ‘сонде’ ће тада погодити ИТО екран са овом привременом променом оптичких својстава као подела у времену од само неколико стотина фемтосекунди. Користећи други ласерски пулс пумпе, учинио сам да се материјал понаша као да има два прореза у времену, аналогно светлости која пролази кроз два просторна двострука прореза.
Док пролазак кроз конвенционалне просторне прорезе узрокује да светлост промени смер и распршује светлост, док светлост пролази кроз ове двоструке „временске прорезе“, мења се фреквенција, која је обрнуто повезана са таласном дужином. Таласна дужина видљиве светлости одређује њену боју.
У новом експерименту, образац интерференције се појавио као ивице, или додатни врхови у спектру фреквенција, који су хистограми интензитета светлости мерени на различитим фреквенцијама. Баш као што промена растојања између просторних прореза мења резултујући образац интерференције, кашњење између временских прореза намеће размак између врхова интерференције у спектру фреквенција. Број ивица у овим обрасцима интерференције које су видљиве пре него што се њихова амплитуда смањи на ниво позадинске буке открива колико се брзо мењају ИТО својства; Супстанце са спорим одговором производе мање видљивих рубова сметњи.
Ово није први пут да су научници схватили како да манипулишу светлошћу кроз време, а не простор. На пример, научници В.Н Гугл каже да је његов квантни рачунар „Сицаморе“ направио временски кристалнова фаза материје која се периодично мења током времена, за разлику од распоређивања атома у периодичном обрасцу кроз простор.
Андреа Али (Отвара се у новој картици)физичар са Градског универзитета у Њујорку који није био укључен у ове експерименте, али је радио одвојене експерименте који су стварали рефлексије светлости у времену, назвао је то још једном „фасцинантном демонстрацијом“ како се време и простор размењују.
„Најважнији аспект експеримента је да показује како можемо променити пермитивност [which defines how much a material transmits or reflects light] Овај чланак (ИТО) је веома брз и у великој количини“, рекао је Алу за Ливе Сциенце путем е-поште. Ово потврђује да би овај материјал могао бити идеалан кандидат за демонстрирање временских преокрета и временских кристала. „
Истраживачи се надају да ће користити ове феномене за стварање метаматеријала, или структура дизајнираних да промене путању светлости на специфичне и често сложене начине.
До сада су ови метаматеријали били статични, што значи да промена начина на који метаматеријал утиче на путању светлости захтева употребу потпуно нове архитектуре метаматеријала – новог аналогног рачунара за сваки различит тип рачунања, на пример, рекао је Сапиенза.
„Сада имамо материјал који можемо да реконструишемо, што значи да га можемо користити у више од једне сврхе“, рекао је Сапијенца. Он је додао да би таква технологија могла да омогући неуронско рачунарство које имитира мозак.
„Љубитељ пива. Предан научник поп културе. Нинџа кафе. Зли љубитељ зомбија. Организатор.“
More Stories
Плутоново језгро је вероватно створено древним сударом
Плутоново језгро је вероватно створено древним сударом
Феномен сличан дуги може да сија на пакленој егзопланети ВАСП-76б