Оптические вихри образуются, когда световая волна закручивается при движении наподобие штопора. В центре этого вихря свет гасит сам себя, создавая точку нулевой интенсивности — темную «дыру» в световом поле. Математически установлено, что две такие сингулярности с противоположными зарядами притягиваются, ускоряются по мере сближения и в момент аннигиляции достигают скоростей, превышающих скорость света в вакууме.
Это не нарушает специальную теорию относительности, поскольку вихри не несут ни массы, ни энергии, ни информации. Их движение — это эволюция геометрии волнового узора, а не физическое перемещение материального объекта через пространство. Аналогичным образом водовороты в реке могут двигаться быстрее окружающей воды, но это не означает нарушения законов гидродинамики.
Для наблюдения ученые из Технологического института Израиля использовали двумерный материал — гексагональный нитрид бора, который поддерживает необычные световые волны — фононные поляритоны, гибриды света и атомных колебаний. Они движутся значительно медленнее чистого света, и их можно плотно сконцентрировать, чтобы получить сложные интерференционные картины с множеством вихрей, пишет Science Alert.
В эксперименте был использован высокоскоростной электронный микроскоп с очень высоким пространственно-временным разрешением, регистрирующий события за 3 квадриллионные доли секунды. Эксперимент повторяли многократно, каждый раз с небольшой задержкой, а затем сотни изображений объединяли в замедленную съемку, показывающую движение вихрей до их аннигиляции.
По словам исследователей, открытие выявляет универсальные законы природы, общие для всех типов волн — от звуковых и жидкостных до сложных систем, таких как сверхпроводники. Метод может быть использован для изучения скрытых процессов в физике, химии и биологии. Следующий шаг команды — переход на более высокие измерения для наблюдения более сложного поведения света.
Команде ученых из Швейцарии недавно удалось изменить полярность специального ферромагнетика с помощью лазерного импульса. Исследование объединяет три ключевые области современной физики конденсированного состояния: сильные взаимодействия, топологию и динамическое управление.
