Физиците вече са успели да демонстрират ускорението на светлинните лъчи върху плоски повърхности, където ускорението кара лъчите да следват извити пътища. Новият експеримент обаче избута границите на онова, което може да бъде показано в лабораторията. Физиците бяха първите, които демонстрираха ускорението на светлинен лъч в извито пространство. Вместо да се движи по геодезическа пътека (най-късият път по извита повърхност), лъчът се е отклонил от пътя поради ускорение.
Изследването, публикувано в списание Physical Review X, „отваря вратата към ново поле за ускорени изследвания на лъчите. Досега ускорението на лъчите се изучава само в среда с плоска геометрия, като плоско свободно пространство или във вълноводи. В този документ оптичните лъчи следват извити пътища в извита среда “, казва Анатолий Пацик, физик от Израелския технологичен институт.
Успешният експеримент, проведен от физиците в Израелския технологичен институт, Харвардския университет и Харвардско-Смитсоновския астрофизичен център, ще увеличи изследователския потенциал за допълнителни лабораторни изследвания на явления като гравитационно лещиране. Провеждайки подобни експерименти в лабораторията, учените ще могат да изучават явленията, предвидени от теорията на Айнщайн за обща относителност при внимателно контролирани условия.
Първо, учените ускориха лазерен лъч, като го отскочиха от пространствен модулатор на светлината, предназначен да модулира амплитудата, фазата или поляризацията на светлинните вълни. Отскокът на лъча от това устройство отпечатва специфична вълна на лъча, която се ускорява, като същевременно поддържа формата си. След това учените насочиха ускорен лазер към вътрешността на лампа с нажежаема жичка, която беше боядисана, за да разпръсне светлината и да я направи видима за изследователите.
Учените наблюдават, че движейки се вътре в лампата, лъчът отклонява траекторията от геодезическата линия. Сравнявайки това движение с лъч, който не се ускорява, те откриха, че когато няма ускорение, лъчът ще следва линия.
Това изследване може да бъде отправна точка за бъдещи изследвания на явления, които попадат в общата теория на относителността на Айнщайн. Пацик заяви, че „уравненията на Айнщайн с обща относителност определят, наред с други неща, еволюцията на електромагнитните вълни в криво пространство. Оказва се, че еволюцията на електромагнитните вълни в извито пространство според уравненията на Айнщайн е еквивалентна на разпространението на електромагнитни вълни в материална среда, описана чрез електрическа и магнитна чувствителност, която може да се промени в пространството."
Този експеримент трябва да даде тласък на развитието на изследванията по темата за гравитационните лещи и пръстените на Айнщайн, гравитационно синьо или червено изместване и много други. В бъдеще учените планират да проучат дали плазмените лъчи (при които плазмата осцилира вместо светлина) също могат да се ускоряват в извито пространство.
Иля Кел
Промоционално видео: