новости науки
Учёные решили исследовать физические свойства света и обнаружили, что, придав лучу круговую поляризацию с помощью лазера (circularly polarized laser beams), его можно искривить .

Обычно свет распространяется прямолинейно – за исключением тех случаев, когда происходит его линзирование под воздействием гравитации массивных космических объектов. Однако международная группа физиков представила теоретическое обоснование искривления лучей во вполне земных условиях.

Возможность такого эффекта, по мнению Уильяма Ирвина (William Irvine) из университета Нью-Йорка (New York University) и Дирка Баувместера (Dirk Bouwmeester) из университета Лейдена (Universiteit Leiden), вытекает из решения уравнений Максвелла.

Великий английский физик, напомним, опубликовал свою работу, описывающую фундаментальные принципы электродинамики, ещё в 1873 году.

Часть малоизвестных решений системы уравнений предполагает образование электрическими и магнитными полями связанных друг с другом окружностей, образующих нечто вроде бублика или, говоря языком математики, тор.


Cтруктура “оболочечных” магнитных полей была задана на основе так называемых расслоений Хопфа (Hopf fibration), которые описывают пространственные характеристики многомерных сфер (кадры Irvine, Bouwmeester).

С другой стороны, существует такое явление, как поляризация света, то есть ориентация магнитного поля в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Если особым образом задать колебания векторов поля, то можно, к примеру, ограничить область распространения волн, – на этом принципе построена работа жидкокристаллических дисплеев.

Естественный свет является неполяризованным, но его можно “отформатировать” лазером. Это и сделали американцы, “согнув” пропущенный через дырку от бублика луч. Правда, пока лишь теоретически – результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature Physics.


Если совместить два магнитных бублика, можно придать лучу света любую форму (кадры Irvine, Bouwmeester).

Расчёты авторов показывают, что эффект искривления действительно реализуем на практике – с помощью лазера, пространственного модулятора света (spatial light modulator) и голографических технологий. При этом можно контролировать форму искривления луча, в буквальном смысле завязывая его в узлы.

В данный момент ведётся подготовка к осуществлению эксперимента.

Потенциальные свойства искривлённых лучей пока не совсем понятны, однако физики считают, что новая технология может пригодиться сразу в нескольких областях фундаментальной науки – например, при создании устройств по изоляции плазмы (plasma confinement), ловушек для элементарных частиц и прочих весьма востребованных девайсов.