Föreställ dig att ta en ljusstråle och knyta den i knutar som en strängbit. Svårt att fatta? Nåväl, en grupp fysiker från Storbritannien har uppnått denna anmärkningsvärda prestation, och de säger att förståelse för hur man kontrollerar ljuset på detta sätt har viktiga konsekvenser för laserteknologi som används i många olika industrier.
"I en ljusstråle liknar flödet av ljus genom rymden det vatten som rinner i en flod," sade Dr. Mark Dennis från University of Bristol och huvudförfattare till ett papper som publicerades i Nature Physics denna vecka. ”Även om det ofta flyter i en rak linje - ur en fackla, laserpekare osv. - kan ljus också strömma i virvlar och virvel, och bilda linjer i rymden som kallas" optiska virvlar. "Längs dessa linjer, eller optiska virvlar, är intensiteten av ljuset är noll (svart). Ljuset runt oss fylls med dessa mörka linjer, även om vi inte kan se dem. ”
Optiska virvlar kan skapas med hologram som styr ljusflödet. I detta arbete designade teamet hologram med hjälp av knutteori - en gren av abstrakt matematik inspirerad av knop som förekommer i skosnören och repet. Med hjälp av dessa specialdesignade hologram kunde de skapa knutar i optiska virvlar.
Denna nya forskning visar en fysisk tillämpning för en gren av matematik som tidigare anses vara helt abstrakt.
"Den sofistikerade hologramkonstruktionen som krävs för den experimentella demonstrationen av det knutna ljuset visar avancerad optisk kontroll, som utan tvekan kan användas i framtida laserenheter," säger Miles Padgett från Glasgow University, som ledde experimenten
"Studien av knutna virvlar initierades av Lord Kelvin redan 1867 i hans strävan efter en förklaring av atomer," tillägger Dennis, som började studera knutna optiska virvlar med professor Sir Michael Berry vid Bristol University 2000. "Detta arbete öppnar en nytt kapitel i den historien. ”
Paper: Isolerade optiska virvelknutar av Mark R. Dennis, Robert P. King, Barry Jack, Kevin O’Holleran och Miles J. Padgett. Naturfysik, publicerad online 17 januari 2010.
Källa: University of Bristol
