Ученые впервые наблюдали, как ведет себя свет в условиях загадочного явления, известного как «мнимое время".
Когда свет проходит через прозрачный материал, электромагнитные поля атомов замедляют его, и каждому фотону требуется больше времени, чтобы пройти через среду. Эта задержка помогает физикам изучать рассеяние света и свойства материалов. Однако до сих пор оставалось неясным, как именно работает один из теоретических методов расчета этого процесса — с использованием мнимых чисел.
Эксперимент физиков Мэрилендского университета Изабеллы Джованелли и Стивена Анрачи показал, как импульсы микроволнового излучения (тип света за пределами видимого спектра) ведут себя в «мнимом времени» в замкнутой кабельной системе. Их исследование также показало, что мнимые числа могут описывать вполне реальные и измеримые процессы.
Мнимые числа — удобный математический инструмент для решения уравнений, описывающих физические явления. Несмотря на свою абстрактную природу, мнимые числа полезны для расчета задержки распространения световых импульсов через вещество. Однако до сих пор ни один эксперимент не исследовал механизм, посредством которого мнимые числа играют роль в этих расчетах.
Хотя отдельные фотоны всегда движутся с постоянной скоростью, взаимодействие с электромагнитными полями может замедлить или ускорить распространение волнового импульса.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
Таким образом, сам импульс может двигаться быстрее, чем фотоны, из которых он состоит. Положительные, отрицательные, действительные и мнимые значения помогают описывать эти сложные ситуации.В ходе эксперимента микроволновые импульсы передавались по коаксиальным кабелям, соединенным в петлю. Ученые использовали высокоточный осциллограф для регистрации тонких изменений частоты. Изменяя параметры импульса и анализируя результаты, исследователи смогли выявить связь между формой волны и действительной и мнимой частями уравнения.
«Это как скрытая степень свободы, которая раньше не замечалась», — объясняет Анрадж. «Наша работа придает ей физический смысл".
Оказывается, мнимое число описывает не абстрактное явление, а скорее крошечное изменение несущей частоты при прохождении через материал, вызванное поглощением импульса. Теперь этот параметр, который ранее считался чисто математическим, можно связать с реальным процессом, посредством которого световой импульс «обгоняет» свои собственные фотоны.
Исследование принято к публикации в журнале .
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Учёные впервые наблюдали, как ведёт себя свет в условиях загадочного явления, известного как "мнимое время".