Lazerio impulsai skrieja greičiau už šviesą ir net nepažeidžia fizikos dėsnių - kaip mokslininkams tai pavyko padaryti?

Šviesos greitis nėra konstanta. Per plazmą skriejanti šviesa gali atrodyti judanti tiek greičiau, tiek lėčiau nei „šviesos greitis“ – 299 792 458 metrų per sekundę – nepažeisdama jokių fizikos dėsnių.

Clément Goyon iš Lawrence Livermore Nacionalinės laboratorijos Kalifornijoje su kolegomis atliko tai pora lazerių apšaudydami vandenilio ir helio plazmos srautą. Vienas lazeris, vadinamas pompa, buvo 100 000 kartų galingesnis už kitą, vadinamą zondu. Lazerių paleisti trumpi šviesos impulsai susidūrė ir jų interferencija sukūrė bangą plazmoje.

Ši banga pakeitė plazmos lūžio rodiklį, savybę, lemiančią šviesos sklidimą per terpę. Keisdami spindulių bangos ilgius, tyrėjai moduliavo lūžio rodiklį. Tuomet išmatavo, kiek laiko šviesos impulsas iš zondo spindulio keliavo iki kameros.

Kai zondavimo spindulio bangų ilgis buvo ilgesnis už pompavimo spindulio, jo šviesa judėjo lėčiau nei šviesos greitis vakuume maždaug 12 procentų. O kai atvirkščiai, zondo spindulio šviesa atrodė judanti šiek tiek greičiau už kanoninį šviesos greitį.

Tyrėjų naudotas šviesos judėjimo greitis jokių fizikos dėsnių nepažeidžia. Jie sekė šviesiasią impulso plotą, o ne viso impulso ar atskiro fotono greitį.

„Mes Einšteino principų nepažeidžiame, nes netvirtiname, kad greičiau už šviesą sklinda informacija,“ - sako Goyonas. Impulso pikas gali judėti greičiau nei šviesos greitis, bet tai vyksta dėl energijos fluktuacijų spindulyje, o ne tikro paties impulso judėjimo – jei būtų matuojamas šviesos dalelės, fotono greitis, jis visuomet mažesnis.

Išmokus valdyti šviesą plazma, būtų galima atlikti eksperimentus, kurių dabar atlikti neįmanoma, nes jiems reikia itin galingų lazerių.

„Kai daug energijos pasiekia optikos objektą, tarkime, lęšį, jis tiesiog gali tiesiog išsilydyti,“ paaiškina Goyonas. Šiame eksperimente plazma veikia labai panašiai, kaip tradicinė optika, o tai reiškia, kad ateityje fizikos eksperimentuose ja būtų galima pakeisti lęšius ir kitus optinius įrenginius.

Leah Crane
www.newscientist.com

Žurnalo nuoroda:Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.205001