最新的理論允許我們使光線凝滯不動

光速在真空中恆定，是當今物理學中三大支柱性的基本假設之一。

但是新的研究發現，金科玉律也可能會出人意料的有趣例外，那就是幾束光混合在一起可能導致出現光波凝滯不動的情況。

Credit:圖蟲創意

這一發現似乎不僅僅適用於電磁波，而且對幾乎所有形式的波動都適用，這對於藉助激光來發送和存儲信息的現代科技可能是個利好的消息。

延遲光線的歷程本身並不那麼困難。把一堆原子放在它們的路上，光子就會花費更多的時間在物質森林中艱難跋涉。

如果將阻路的粒子冷卻下來，使它們失去個體特性，表現成為一個整體，光線將會以極慢的速度通過這團凝聚態冷原子云霧，有時甚至可以將光停滯。

而晚近的研究發現，我們可以通過施加作用於光程的角動量來影響光速。

來自以色列理工學院和巴西純數學和應用數學研究所(IMPA)的一小組物理學家現在提出了另一種方法，表明理論上可以將光波交織在一起，以使它們停止在他們的軌道上。

這個技巧依賴於調整光波，以便它們在所謂的例外點上相遇——這一數學術語用來描述不同波的特徵在給定坐標處將如何對應。

直到不久前，它還是一個單純的數學概念。研究人員剛剛通過實驗證明，他們確實可以通過將微波限制在一個狹窄的網格中來製造例外點。

當我們談論光的波動時，大多數人會想像不同高度和長度的彩色譜系條紋。

光當然是由諸如波長和頻率等特性所定義的，但當光子在空間中傳播時，也會產生大量的可重複觀察到的奇妙特徵。

可以通過使用被稱為波導的東西來約束和調整這些特徵的基本屬性，所以兩個光波可以在相同的空間內合併。這種被稱為例外點的屬性組合導致了一些有趣的行為。

去年，研究人員將新奇觀點應用於開發能夠應對最小干擾的感測器。

現在物理學家知道了，使用數學模型可以推出，存在一種波導平衡波的能量，從而產生一個令光線靜止的例外點。

通過賦予或剝離波的能量，我們可以切換不同的模式，令光波合併然後凝滯不動，或者加速然後繼續沿著既定路線運動通過例外點。

如果學究氣點說，我們不要把它想像成光子停下來等待交通信號。基本的定律沒有被破壞。

就像通過介質被減慢的光速也依然是當前條件下的光速，只是和真空條件不同。這些波中的光子會根據它們在特殊點上的相互作用而被捕獲在一個具象化的電磁旋風中以當前條件下的光速繼續運動，只不過不是朝著預期方向。

目前，這一構想還僅僅停留在數學模擬階段——基於特殊點的光阻裝置尚未發明。

但如果沒有意外的話，我們早晚都能掌握一門操作光子的最新方式。研究人員還推測，相同的概念在技術上適用於任何類型的波，包括聲音。

鑒於信息時代的光子正在取代電氣時代電子的地位，我們需要我們所能找到的所有工具來牢牢抓住這些快速的小東西。

這一研究發表在《物理評論快報》上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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