Группа исследователей из нескольких научных учреждений Испании и США обнаружила новое свойство света, о котором не было известно ранее. Это свойство получило название «само-вращающий момент света» (light-self-torque), и его открытие содержит большой потенциал для многих областей науки и техники, таких как коммуникации и отображение информации, в которых свет играет главную роль.
Ученые уже давно знают многие свойства света, такие, как длина волны, поляризация и т.п. Свет, искривленный особым образом, может обретать дополнительные свойства, такие, как угловой момент. Лучи света, угловой момент которых имеет сильно структурированную природу, обретают еще одно свойство, называемое орбитальным угловым моментом (orbital angular momentum, OAM), такие лучи света называются вихревыми лучами. Они представляют собой нечто вроде спирали, вращающейся вокруг центра луча, а при их проецировании на плоскую поверхность появляется пятно света в форме тора.
Исследователи экспериментировали именно с вихревыми лучами, когда они обнаружили, что некоторые из них ведут себя так, как не было замечено никогда ранее. Во время эксперимента лучи двух лазеров нацеливались на «облаке» газообразного аргона. Это облако выступало в роли своего рода оптического сумматора, выполняющего сложение двух лучей, которые выходили из облака в виде одного вихревого луча света.
Отметим, что единый вихревой луч получался на выходе из газового облака в том случае, когда свет двух лазеров был синхронизирован, угловой момент двух лучей должен быть одинаков в максимальной степени. После того, как ученые начали постепенно рассинхронизировать лучи света двух лазеров, на выходе появился луч, похожий на спираль с меняющимся шагом. Когда этот луч был нацелен на плоскую поверхность, он создал пятно, похожее по форме на полумесяц.
Проведя анализ полученных результатов, ученые пришли к неожиданным выводам. Как оказалось, фотоны в передней части луча двигаются вокруг его центра с более медленной скорость, чем фотоны в задней части луча. И это является следствием наличия у света свойства, которое, как упоминалось выше, получило название «само-вращающий момент». И, весьма интересен тот факт, что даже ученые-теоретики не выдвигали ранее предположений о возможности существования такого свойства света.
Ученые предполагают, что найденное ими свойство света может быть использовано в технологиях модуляции углового момента, которые подобны технологиям частотной модуляции радиоволн, используемых в коммуникационном, телевизионном и радио- оборудовании. Более того, устройства, выполняющие такую модуляцию, могут быть очень маленькими, что очень важно в свете постоянного движения в сторону миниатюризации электронного и оптического оборудования.
