Egy 350 éves elmélet leplezheti le a fény tulajdonságait

A tény, hogy a fény hullámként és részecskeként is viselkedhet, évszázadokig zavarba ejtette a tudósokat, mielőtt nyilvánvalóvá vált. Ez a kettősség a kvantummechanika egyik sarokköve, és a kvantumvilág különös viselkedése miatt a klasszikus mechanika tételei többnyire a mi méretünkhöz hasonló dolgok világában maradtak hátra.

Egy kutatócsoport most a klasszikus mechanika segítségével magyarázta meg a fény két különleges tulajdonságát, a polarizációt és az összefonódást. Az első a fényhullámok orientációjának képessége. Ezt a napszemüvegekben használják ki, hogy tetszőlegesen szűrhessék velük a fényt. A második az összefonódott fotonok azon képessége, hogy olyan kvantumrendszert alkotnak, amelynek részei akkor is kapcsolatban maradnak, ha hatalmas távolságok választják el őket egymástól. Az egyikben bekövetkező változások azonnali változásokat jelentenének a másikban, írja az IFLScience.

A fény ‘lefordítása’

A csapat megvizsgálta, hogy lehet-e hasonló a polarizáció viselkedésével a Huygens-Steiner-tételben, azaz a párhuzamos tengelyek tételében. Ez a 350 éves tétel arról szól, hogy egy szilárd test hogyan forog egy olyan tengelyhez képest, amely nem a tömegközéppontján megy keresztül. Ez mind a műszaki alkalmazásokban, mind az égitestek tanulmányozásában hasznos.

Ez egy jól ismert mechanikai tétel, amely megmagyarázza az olyan fizikai rendszerek működését, mint az órák vagy a protézisek, Xiaofeng Qian, a Stevens Institute of Technology vezető szerzője. “De sikerült megmutatnunk, hogy a fény működésével kapcsolatban is új információkkal szolgálhat.”

A kutatók a fény intenzitását használták egy fizikai tárgy tömegének alternatívájaként, és a többi tulajdonságot is fel tudták térképezni a tételt követve, annak ellenére, hogy a fény nem klasszikus test.

“Lényegében megtaláltuk a módját annak, hogy egy optikai rendszert lefordítsunk. Hogy mechanikai rendszerként tudjuk megjeleníteni, majd jól ismert fizikai egyenletekkel leírni”, magyarázta Qian. “Ez olyasmi volt, amit korábban nem tudtunk, de egyértelművé válik, amint a fény tulajdonságait egy mechanikus rendszerre képezzük le. Ami egykor absztrakt volt, az most konkréttá válik. A mechanikai egyenletek segítségével szó szerint meg lehet mérni a ‘tömegközéppont’ és más mechanikai pontok közötti távolságot, hogy megmutassuk, hogyan kapcsolódnak egymáshoz a fény különböző tulajdonságai.”

Jelenleg nem világos, hogy miért léteznek ezek az összefüggések, és miért működik ilyen jól a leképezés. Ennek az összefüggésnek a megértése fontos hatással lehet a kvantumtulajdonságok megértésére, valamint arra, hogy hogyan használjuk fel őket az alkalmazásokban.

Érdemes elolvasni:

• Elképesztő képen, mi fog történni a Nappal halálakor
• Az első atomrobbanás lángra lobbanthatta volna az atmoszférát