В эксперименте удалось превысить скорость света, но законов физики это не нарушило

Скорость фотонов с, составляющая около 300 тысяч километров, является одной из мировых констант, и устанавливает жесткий предел того, насколько быстро информация может распространяться в любую точку Вселенной. Но исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии и Университета Рочестера в Нью-Йорке смогли отчасти обойти этот запрет для распространения света в плазменной среде. Результаты описаны в статье, вышедшей в Physical Review Letters. Полученный эффект поможет улучшить контроль над экспериментами по термоядерному синтезу с инерционным удержанием плазменных пучков, а также может позволить создать плазменную оптику для мощных лазеров.

Скорость, с которой световые импульсы проходят через материал, может сильно отличаться от скорости c, с которой свет распространяется в вакууме. Эта отличающаяся скорость, называемая групповой скоростью, может быть, как выше, так и ниже c, и она влияет на то, как форма светового импульса распространяется и искажается при движении через материал.

Для своей демонстрации эффекта струю водородно-гелиевой смеси ионизировали поляризованным лазерным лучом. Затем на полученную плазму направлялся второй лазерный луч. Там, где пути двух лучей пересекались, горизонтальная составляющая второго лазерного импульса замедлялась в ответ на изменение показателя преломления плазмы. Это замедление произошло из-за взаимодействия между двумя лазерами и плазмой.

Измеряя временную задержку между горизонтальной и вертикальной составляющими второго лазерного импульса, команда установила, что они имеют разные скорости. Настраивая разность частот между двумя лучами, они обнаружили, что могут изменять эту скорость в пределах от +0,12 c до -0,34 c. Это указывает на то, что пик импульса мог распространятся быстрее, чем c.

С теоретической точки зрения эксперимент помогает конкретизировать ряд положений физики плазмы и уточнить ряд текущих моделей.

С практической точки зрения, это хорошая новость для передовых технологий, которые ждут своего часа, чтобы понять, как обойти препятствия, мешающие претворить их в реальность.

Больше всего выиграют лазеры, особенно самые мощные. В лазерах старой конструкции используются твердотельные оптические материалы, которые, как правило, повреждаются при повышении уровня энергии. Использование потоков плазмы для усиления или изменения световых характеристик могло бы решить эту проблему.

Ученые впервые рассчитали максимальную возможную скорость звука на основе двух безразмерных фундаментальных физических констант: постоянной тонкой структуры и соотношения масс протона и электрона.

По материалам Science Alert и Physics

Читайте также:

Разработан лазер, который находит и уничтожает раковые клетки в крови

NASA показало, как магнитное поле защищает Землю от солнечного ветра (видео)