"Тъмнината" е по-бърза от светлината? Според измерване на "тъмни точки" в светлинните вълни

Ваня Милева Последна промяна на 27 March 2026 в 10:58 9508 0

Дълбоко субвълново и дълбоко субциклично изобразяване на оптични фазови сингулярности в hBN, улавящо както фазова, така и групова динамика.

Кредит Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10209-z
Дълбоко субвълново и дълбоко субциклично изобразяване на оптични фазови сингулярности в hBN, улавящо както фазова, така и групова динамика.

Наскоро съобщеното в списание Nature директно измерване на "тъмни точки" в светлинните вълни е безпрецедентно постижение в областта на електронната микроскопия на изследователска група от Технион-Израелския технологичен институт.

С това изследователите успяват да потвърдят предсказание от 70-те години на миналия век, а именно, че скоростта на тези точки надвишава скоростта на светлината.

"Тъмните точки", измерени от екипа, всъщност са малки "дупки" във вълновата структура. Тези дупки, известни още като вихри (vortices), са често срещано явление в природата: срещаме ги в океанските вълни, във въздушните течения и дори в кафето, когато го разбъркваме или изливаме в мивката. Още през 70-те години на миналия век е направено изненадващо теоретично предсказание: вихрите могат да се движат по-бързо от вълната, в която произхождат. Колкото и странно да звучи – представете си вихър в река, изпреварващ водния поток – явлението е реално. Досега това беше обосновано само теоретично. Постижението на изследователския екип сега потвърждава това експериментално.

Как светлинните вихри могат да изпреварят светлината

Как е възможно това? В края на краищата, Айнщайн е установил, че скоростта на светлината във вакуум е крайната граница на скоростта. Теорията на относителността обаче прилага това ограничение специално за материя с маса и за сигнали, които предават енергия или информация. Вихрите, наблюдавани в Технион, са безмасови и не носят енергия или информация, което означава, че не нарушават принципа на Айнщайн.

И така, какво точно представляват тези тъмни точки? Според изследователите от Технион, тези светлинни вихри са "нулеви точки" или "нули" в светлинните вълни – места, където амплитудата на вълната пада до нула. Казано по-просто: те са точки на пълна тъмнина, вградени в светлинното поле.

Експериментът и уникалната микроскопска настройка

Както бе споменато, това явление е предсказано през 70-те години на миналия век като пряк резултат от интерференция на случайни вълни и оттогава са направени много опити за експерименталното му демонстриране.

Успехът на екипа на Технион се основава на изграждането на уникална микроскопска система в Центъра за електронна микроскопия на Технион.

Чрез интегриране на лазерна система с усъвършенствана оптомеханична настройка в специализиран електронен микроскоп, изследователите постигат рекордна времева и пространствена резолюция.

Вихрите (тъмните точки) са измерени в специфичен материал (hBN), приготвен от проф. Ханан Херциг Шейнфукс  (Hanan Herzig Sheinfux) от университета Бар-Илан.

hexagonal boron nitride (hBN)Хексагонален (като пчелни кутийки) боров нитрид или hBN (hexagonal boron nitride). Кредит: Fukamachi et al

В този материал светлинните вълни се превръщат в специални "светлинно-звукови вълни" (поляритони).

Поляритоните са вид хибридна частица (квазичастица).  Квазичастицата всъщност не е частица сама по себе си. Тя е съвкупност от квантови поведения, които заедно изглеждат така, сякаш става въпрос за частица. Поляритон се появява, когато фотоните (частиците на светлината) се съединяват с електрически или магнитни диполни възбуждания, в случая - колективни вибрации на атоми в кристална решетка, които се наричат фонони.

Поляритоните могат да се разглеждат като светлинни вълни, движещи се необичайно бавно, приблизително 100 пъти по-бавно от скоростта на светлината във вакуум, или като звукови вълни, движещи се необичайно бързо. Именно в рамките на тези "забавени" вълни светлинните вихри могат да "подскачат" и да надвишават скоростта на светлината.

Последици и бъдещи насоки

Освен историческия успех на това специфично експериментално наблюдение, откритието разкрива универсални закони на природата, споделяни от всички видове вълни, от звукови вълни и флуидни потоци до сложни системи като свръхпроводници.

"Този пробив ни предоставя мощен технологичен инструмент: способността да картографираме движението на деликатни наномащабни явления в материалите, разкрити чрез нов метод (електронна интерферометрия), който подобрява остротата на изображението", обяснява проф. Идо Каминер (Ido Kaminer) отФакултета по електротехника и компютърно инженерство на Технион.

"Вярваме, че тези иновативни техники за микроскопия ще позволят изучаването на скрити процеси във физиката, химията и биологията, разкривайки за първи път как се държи природата в най-бързите и неуловими моменти."

Справка: T. Bucher et al, Superluminal correlations in ensembles of optical phase singularities, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10209-z

Източник: Is Darkness Faster than Light? Technion researchers measure the speed of “dark points” within light waves, confirming a 50-year-old prediction, Technion

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !