Учените вече са установили, че светлината може да бъде забавена в определени ситуации, а ново проучване демонстрира метод за постигане на това, който обещава да бъде един от най-полезните подходи досега. Изследователите от Университета Гуанси и Китайската академия на науките, които стоят зад този пробив, твърдят, че техният метод може да бъде от полза за компютрите и оптичната комуникация.

Светлината, която преминава през празнотата на пространството, се движи с една единствена скорост - 299 792 километра (около 186 000 мили) в секунда. Но ако на пътя ѝ се изпречи безпорядък от електромагнитни полета като тези, които заобикалят обикновената материя, тази необикновена скорост започва да се забавя.

Повечето прозрачни материали забавят светлината с малка част. Промените в скоростта са тези, които предизвикват огъване на светлината при преминаването ѝ от една среда в друга. Но истинското спиране изисква специални материали като фотонни кристали или дори свръхохладени квантови газове.

"Предвиждаме, че нашата работа дава изцяло нова насока за реализиране на свръхсилни взаимодействия между светлината и материята в нанофотонни чипове", пишат изследователите в публикувания си документ.

Новият метод се основава на т.нар. електромагнитно индуцирана прозрачност (EIT), при която се използва хитроумна лазерна хитрост за манипулиране на електрони в газ, съхраняван във вакуум, като по същество той се превръща от непрозрачен в прозрачен.

Това означава, че лазерната светлина може да преминава през него, но поради начина, по който е манипулирана, тя също се забавя. Това я прави много интересна за физиците, но подходът означава също, че голяма част от светлината и енергията се губят по пътя. За да намалят тези загуби и да подобрят ефективността на цялата система, изследователите са използвали някои от принципите на EIT при контрола на светлината и са създали нов материал за забавяне на светлината. Материалът е вид метаповърхност - синтетична двуизмерна структура със свойства, които не приличат на никоя друга в природата.

Проектираните от екипа метаповърхности са изработени от много тънки слоеве силиций - като днешните компютърни чипове - и е доказано, че са много по-добри от съществуващите варианти по отношение на начина, по който задържат и освобождават енергия (в този случай от светлината).

Според резултатите, получени от изследователите, в тази система светлината може да се забави повече от 10 000 пъти. В същото време загубата на светлина се намалява повече от пет пъти в сравнение с други подобни методи.

Ключов за новия подход е начинът, по който са разположени най-малките градивни елементи на метаповърхността - известни като метаатоми. В този случай те са достатъчно близо, за да се слеят, което от своя страна влияе на начина, по който се обработва светлината при преминаването ѝ през тях. Крайният резултат от цялата тази сложна наука е по-добър контрол върху начина, по който се движи светлината. Тъй като светлината играе такава ключова роля във всичко - от широколентовия интернет до квантовите изчисления, има множество потенциални приложения.

Това не е единственият начин, който учените са открили за допълнително забавяне на светлината, извън естественото забавяне, което се случва във вещества като водата, но неговата ефективност и мащабируемост го правят обещаващ вариант за по-нататъшно проучване.

"С тези открития нашето изследване отваря нов път за адаптиране на светлинния поток в метаповърхности", пишат изследователите.

Снимка: Unsplash

Виж още: В Китай роботи вече произвеждат клонирани прасета и животът няма смисъл