C помощью наноразмерного устройства ученые заставили свет двигаться с бесконечно большой скоростью

Представители группы ученых из Института атомной и молекулярной физики в Амстердаме и из Пенсильванского университета объявили о том, что им удалось сделать наноразмерное устройство, позволяющее свету двигаться с бесконечно большой скоростью. Что же это значит? Всем известно, что скорость света в вакууме является постоянной величиной и составляет 300 000 000 метров в секунду. Эта скорость, согласно теории относительности Эйнштейна, является максимальной скоростью, с которой может двигаться любое материальное тело. Но в некоторых прозрачных средах, в воде или в стекле, свет распространяется медленнее, чем в вакууме.

Различие между скоростями света в вакууме и в другой среде, точнее их отношение, в науке называется "показателем преломления", значение которого отражает насколько свет замедляется или ускоряется, проходя через границу между двумя средами. Именно "играя" с различными материалами и значениями их показателей преломления, ученым удалось создать оптическое устройство, своего рода метаматериал, имеющий показатель преломления, равный нулю. А это означает, что свет, попадая в такой материал, начинает распространяется с бесконечно большой скоростью.

Созданное наноустройство кажется весьма простым, это прямоугольный кристалл из диоксида кремния, стекла, имеющий толщину 85 нанометров и длину 2000 нанометров. Со всех сторон этот кристалл окружен слоем серебра, не позволяющим свету покинуть пределы кристалла. Из-за малых размеров устройства, свет, попавший в объем кристалла, ведет себя очень необычным образом.

Он многократно отражается, складывается сам с собой, образуя стоячие волны, что приводит к возникновению темных и ярких областей в кристалле. При длине волны подаваемого в кристалл света, превышающей определенное значение, весь кристалл становится темным, но на одной особой длине волны весь кристалл начинает ярко сиять по всему объему. Если не вдаваться в научные тонкости с математическими дебрями, данный факт означает, что все фотоны света движутся с бесконечно большой скоростью, по крайней мере, именно в этом уверены ученые.

Следует заметить, что не стоит пугаться столь неожиданного факта, который кажется чем-то из разряда сверхъестественного. Все это подчиняется достаточно простым и известным законам физики, которые в доступной и доходчивой форме были объяснены в журнале Science: "Движение света характеризуется двумя видами скоростей. Фазовая скорость света определяет, как быстро двигаются фотоны света с определенной длиной волны, а групповая скорость определяет, как быстро частицы света переносят заключенную в них энергию или информацию. Согласно законам физики, фазовая скорость света может иметь любое сколь угодно высокое значение, но вот групповая скорость света не может превысить порога значения известной скорости света, константы "c"".

В своем наноразмерном устройстве ученые наблюдали бесконечно высокую фазовую скорость света, в то время как его групповая скорость держалась в рамках, определенных теорией относительности. К сожалению, такому устройству не суждено совершить революцию в области оптических коммуникаций, обеспечивая передачу информации с бесконечно большой скоростью. Но такое устройство может найти и другое применение, к примеру, в качестве наноразмерных приемно-передающих оптических антенн или элементов схем оптических микропроцессоров будущего.