Израелски учени са наблюдавали директно „тъмни точки“ в светлинни вълни, които се движат с привидно по-висока скорост от тази на светлината, без да нарушават теорията на относителността на Айнщайн, съобщава phys.org.
Резултатите, публикувани в списание Nature от екип на Израелския технологичен институт „Технион“, представят първите измервания в реално време на т.нар. оптични фазови сингулярности – миниатюрни области, в които интензитетът на светлината спада до нула, предава БТА.
Тези сингулярности, известни и като оптични вихри, не са физически обекти и не пренасят енергия или информация. Затова тяхното движение не е ограничено от максималната скорост, валидна за материя и сигнали.
Експериментът е проведен в шестостенен борен нитрид (hBN), където светлината образува т.нар. фонон-поляритони – хибридни вълни, които се движат значително по-бавно от светлината във вакуум. Това позволява прецизно проследяване на вътрешната им структура.
С помощта на усъвършенствана микроскопия с лазери и ултрабърз електронен микроскоп учените постигат нанометрова пространствена и фемтосекундна времева резолюция. Така те успяват да проследят десетки сингулярности в процеса на тяхното възникване, движение и изчезване.
При едно от наблюденията две сингулярности с противоположен заряд се ускоряват една към друга и се анихилират. Непосредствено преди това тяхната привидна скорост надхвърля скоростта на светлината – ефект, предсказан теоретично още преди десетилетия.
Въпреки свръхсветлинното движение, теорията на относителността остава валидна. Ограничението за скоростта се отнася само за обекти с маса и за пренос на информация. В случая сингулярностите са точки с нулев интензитет – своеобразни „празнини“ във вълната, които не пренасят нищо физическо.
Изследването показва, че такива екстремни скорости не са рядкост – средната скорост на сингулярностите дори леко надвишава тази на светлината, а близо 30 % от тях са „свръхсветлинни“ при наблюдаваните условия.
Подобни явления се срещат и в други области на физиката – от течности до квантови материали. Новият метод дава възможност за по-прецизни измервания на ултрабързи процеси и може да намери приложение в нанотехнологиите, оптиката и изследванията на квантови системи.
Откритието не означава комуникация, която е по-бърза от светлината, но разкрива нови аспекти от поведението на вълните – включително, че дори „тъмнината“ може да се движи по неочаквани начини.