Πρώτη φορά «συλλαμβάνει» το φως σε εικονικό χρόνο

Φυσικοί στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ (ΗΠΑ) μόλις πέτυχαν ένα πρωτοφανές επιστημονικό ορόσημο: παρατήρηση του φωτός καθώς κινείται σε «φανταστικό χρόνο», μια μαθηματική έννοια που φαίνεται εξωπραγματική.

Η παρατήρηση της κίνησης του φωτός τόσο στον πραγματικό χώρο όσο και στον «εικονικό χρόνο» θα ανοίξει πολλές προοπτικές για πρακτικές εφαρμογές στη σύγχρονη ανθρώπινη ζωή - Εικονογράφηση: NASA

Κανονικά, όταν το φως διέρχεται από ένα διαφανές υλικό, δεν ταξιδεύει τόσο ελεύθερα όσο θα ταξίδευε στο κενό. Το πολύπλοκο δίκτυο ηλεκτρομαγνητικών πεδίων μέσα στο υλικό επιβραδύνει κάθε φωτόνιο, καθυστερώντας το ταξίδι ολόκληρης της δέσμης φωτός.

Αυτό το φαινόμενο βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς το φως αλληλεπιδρά με τη μικροδομή των υλικών, εξερευνώντας έτσι τις φυσικές τους ιδιότητες.

Από το εικονικό στο πραγματικό

Μέρος των μαθηματικών μοντέλων που περιγράφουν αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιούν συχνά αριθμούς που ονομάζονται φανταστικοί αριθμοί. Αυτοί οι αριθμοί δεν έχουν πραγματική αξία στην καθημερινή ζωή και συχνά θεωρούνται καθαρά μαθηματικά εργαλεία. Το νέο πείραμα καταδεικνύει ότι αυτοί οι φαινομενικά μόνο στα χαρτιά αριθμοί μπορούν στην πραγματικότητα να εκδηλωθούν ως πλήρως μετρήσιμα φυσικά φαινόμενα.

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters , ένα από τα πιο έγκριτα επιστημονικά περιοδικά στον τομέα της φυσικής, μια ομάδα φυσικών Isabella Giovannelli και Steven Anlage ανέφερε ότι χρησιμοποίησαν μικροκύματα, μια μορφή φωτός εκτός του ορατού φάσματος, και το μετέδιδαν μέσω ενός κλειστού βρόχου ομοαξονικού καλωδίου. Αυτή η συσκευή προσομοιώνει ένα ελεγχόμενο περιβάλλον για να μελετήσει τη διάδοση των φωτεινών παλμών μέσω των υλικών.

Μετρώντας τις μικροσκοπικές διακυμάνσεις συχνότητας των μικροκυμάτων καθώς περνούσαν από το σύστημα, ανακάλυψαν ότι οι μετατοπίσεις συχνότητας δεν ήταν τυχαίες, αλλά ήταν η φυσική εκδήλωση φανταστικών αριθμών στην εξίσωση.

Αυτό δείχνει ότι η έννοια του φανταστικού χρόνου δεν είναι απλώς μια μαθηματική φαντασίωση, αλλά υπάρχει στην πραγματικότητα και επηρεάζει τη διάδοση του φωτός.

Ο Δρ Άνλαγκε δήλωσε ότι η ομάδα του ανακάλυψε έναν προηγουμένως παραβλεπόμενο βαθμό ελευθερίας στα φωτεινά κύματα, επιτρέποντας σε ένα φαινόμενο που κάποτε θεωρούνταν «εικονικό» να εξηγηθεί από εντελώς πραγματικούς παράγοντες.

Είναι αξιοσημείωτο ότι οι φωτεινοί παλμοί σε αυτό το μέσο μπορούν προσωρινά να κινούνται ταχύτερα από τα φωτόνια που τους αποτελούν. Αυτό μπορεί να ακούγεται παράδοξο, αλλά είναι μια λογική συνέπεια της επίδρασης του μέσου και της κυματικής δομής.

Πολλές προοπτικές για πρακτικές εφαρμογές

Η επιτυχία αυτού του πειράματος δεν αποτελεί απλώς ένα βήμα προόδου στον τομέα της θεωρητικής φυσικής. Η παρατήρηση του φωτός σε μια κατάσταση που ονομάζεται «φανταστικός χρόνος» ανοίγει επίσης πολλές προοπτικές για πρακτικές εφαρμογές στη σύγχρονη ζωή.

Καθώς οι άνθρωποι κατανοούν καλύτερα πώς τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, από το φως έως τα μικροκύματα, κινούνται και αλλάζουν καθώς διέρχονται από την ύλη, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε πολλές από τις τεχνολογίες που βασίζονται σε αυτά.

Για παράδειγμα, στον τομέα των ασύρματων επικοινωνιών, αυτή η νέα γνώση μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση της ταχύτητας και της ακρίβειας της μετάδοσης σήματος. Με τα συστήματα ραντάρ και αισθητήρων, μπορεί να συμβάλει στην αυξημένη ευαισθησία και στη μείωση των παρεμβολών, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα σε τομείς όπως η αεροπορία, ο στρατός και ο αυτοματισμός.

Ιδιαίτερα στον αναδυόμενο κόσμο της κβαντικής υπολογιστικής, όπου κάθε αλληλεπίδραση εξαρτάται από τη συμπεριφορά μικροσκοπικών σωματιδίων όπως τα φωτόνια, μια βαθύτερη κατανόηση του πώς συμπεριφέρεται το φως θα μπορούσε να είναι το κλειδί για το σχεδιασμό πιο ισχυρών και σταθερών υπολογιστικών συσκευών στο μέλλον.

Με άλλα λόγια, από ένα φαινόμενο που κάποτε θεωρούνταν εντελώς αφηρημένο, ο εικονικός χρόνος γίνεται πλέον σταδιακά ένα χρήσιμο μέρος του πραγματικού τεχνολογικού κόσμου.

Επιστροφή στο θέμα

ΜΙΝΧ ΧΑΪ

Πηγή: https://tuoitre.vn/lan-dau-bat-duoc-anh-sang-trong-thoi-gian-ao-20250630214758668.htm