کشف عجیب فیزیکدانان: نقاط تاریک داخل نور از خود نور سریع‌تر هستند

بیا بازی ببین

این پدیده که تکینگی فاز یا گردابه‌های نوری نام دارد، از دهه ۱۹۷۰ پیش‌بینی شده بود. مشاهده مستقیم این حرکت سریع‌تر از نور، به دلیل مقیاس‌های بسیار کوچک زمان و فضا، تا کنون چالش‌برانگیز بود.

ماهیت گردابه‌های نوری: نقاط تاریک داخل نور

گردابه‌های نوری زمانی شکل می‌گیرند که موج نور در حین حرکت پیچ‌وتاب می‌خورد، شبیه به یک پیچ‌گوشتی. در مرکز این پیچش، نور یکدیگر را خنثی کرده و نقطه‌ای با شدت صفر ایجاد می‌کند که به آن نقطه تاریک داخل نور یا «حفره» نوری گفته می‌شود. مهم است بدانیم که این حرکت فرا نور، قوانین نسبیت را نقض نمی‌کند؛ زیرا این گردابه‌ها جرم، انرژی یا اطلاعاتی را با خود حمل نمی‌کنند و حرکت آن‌ها صرفاً بر اساس تکامل هندسی الگوی موج است.

به گفته ایدو کامینر، فیزیکدان مؤسسه فناوری تکنیون اسرائیل، «کشف ما قوانین جهانی طبیعت را که بین انواع امواج، از امواج صوتی و جریان‌های سیال گرفته تا سیستم‌های پیچیده مانند ابررساناها مشترک هستند، آشکار می‌کند.» او می‌افزاید که این پیشرفت ابزاری قدرتمند برای نگاشت پدیده‌های نانومقیاس ارائه می‌دهد.

رمزگشایی از پدیده فرا نور با فناوری پیشرفته

برای غلبه بر محدودیت‌های مشاهده، کامینر و همکارانش رفتار گردابه‌های نوری را در ماده‌ای دو‌بعدی به نام نیترید بور هگزاگونال ثبت کردند. این ماده از امواج نوری غیرمعمول موسوم به «فوتون پولاریتون‌ها» (ترکیبی از نور و ارتعاشات اتمی) پشتیبانی می‌کند که کندتر از خود نور حرکت کرده و می‌توانند به شدت محدود شوند. این شرایط، الگوهای تداخلی پیچیده‌ای پر از گردابه‌ها ایجاد کرد و به محققان اجازه داد تا حرکت آن‌ها را با جزئیات ردیابی کنند.

بخش حیاتی دوم، ثبت هم‌زمان این دینامیک‌ها بود. تیم با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی پرسرعت تخصصی با وضوح فضایی و زمانی بی‌سابقه، رویدادهایی را که در فقط ۳ کوادریلیونم ثانیه رخ می‌دادند، ضبط کردند. با جمع‌آوری صدها تصویر حاصل از اجرای مکرر آزمایش با تأخیرهای جزئی، آن‌ها یک تایم‌لپس از حرکت گردابه‌ها ایجاد کردند که در آن سرعت آن‌ها به‌طور لحظه‌ای به سرعت‌های فرا نور می‌رسید. این تحقیق که در بستر دو‌بعدی انجام شد، در مجله «نیچر» منتشر شده است. محققان قصد دارند کار خود را به ابعاد بالاتر گسترش دهند.

منبع: خبرآنلاین