Ett team av fysiker har bundet ljus i figur 8 och torusknutar.
Forskarna, enligt en artikel publicerad 30 juli i tidskriften Nature Physics, räknade ut hur man kan få vågorna i två laserstrålar att interferera med varandra och i slutändan slinga runt varandra på sätt som du kanske är mer benägna att associera med skosnören eller knutarna på en segelbåt.
Men knutar behöver inte göras av snöre, förklarade forskarna i ett bifogat uttalande. Istället är en knut en matematisk term för alla former i rymden som slingrar runt sig själv på särskilda sätt. Och genom att utnyttja de komplexa formerna bildas ljusvågor när de vibrerar i två riktningar (upp och ner, och sida vid sida) längs deras banor, och hur dessa vågor interagerar med varandra, kunde de få elektromagnetiska ljusfält att knuta in luften.
De ifrågavarande knutarna, skrev forskarna i sitt papper, var tillräckligt synliga i bilder av ljusvågsdata för att de skulle kunna identifiera figurens åttor och torus. De bekräftade också sina resultat med hjälp av formell knutteori-matematik.
För att skapa knutarna ställde forskarna noggrant upp-och-ned och sida-till-sida vågrörelse (polarisationen) av två ljusstrålar, delvis med hjälp av teknik som inte skiljer sig från den som finns i polariserade solglasögon. Knutarna bildades kring "polarisationssingulariteter" där balkarna korsade varandra, platser där våglängderna från sida till sida och upp och ner var exakt lika, och ett antal andra våglängder med ljus som kretsade runt dem. Vid dessa punkter böjdes ljuset som forskarna ville ha.
"Vi är alla bekanta med att knyta knutar i konkreta ämnen som skosnören eller band," sade Mark Dennis, en fysiker och författare vid University of Bristol på papper, i uttalandet. "Med ljus blir saker dock lite mer komplexa. Det är inte bara en enda trådliknande stråle som knutsas utan hela rymden eller" fältet "som den rör sig i."
Dennis och hans medförfattare var intresserade av topologin, eller den komplexa matematiska utformningen av det rymden. De fann att ljuset bildade fler luckor när det knutade än väntat och lämnade utrymmen utan betydande energi från strålarna.
På vägen, sa forskarna, hoppas de kunna utveckla ännu mer komplexa ljusknutar; de hoppas att denna teknik kommer att påskynda utvecklingen av mer exakt inställda ljuskällor. Men just nu, för forskare, studerar fortfarande den mest intressanta delen av historien topologin för dessa konstiga singulariteter.
