Fizičari su prvi put snimili optičke vortekse — tačke nultog intenziteta u talasu svetlosti — kako se kratko kreću brže od brzine svetlosti, ali bez kršenja relativnosti pošto ti vorteksi ne prenose informaciju, energiju niti masu. Eksperiment je izveden u heksagonalnom bor-nitridu (h-BN) koristeći fonon‑polaritone, dok je dinamika zabeležena visokobrzinskom elektronskom interferometrijom sa rezolucijom reda ≈3 fs. Istraživanje je objavljeno u Nature; sledeći korak je proširenje posmatranja na višu dimenzionalnost i primena tehnike u drugim granularnim sistemima.
Fizičari Snimili „Rupe” u Svetlu Koje Se Kratko Kreću Brže Od Svetlosti — Bez Kršenja Relativnosti
(Aitor Diago/Moment/Getty Images)
Po prvi put fizičari su direktno zabeležili kako se fazne singularnosti poznate kao optički vorteksi — tamne tačke u talasu svetlosti sa nultim intenzitetom — kreću brže od same brzine svetlosti, pri čemu to ne krši zakon relativnosti.
Ove „rupe” u polju svetlosti nastaju kada se talas uvija i interferira poput čvorišta; u samom centru interferencije intenzitet opada na nulu. Iako izgled njihovog kretanja može delovati kao da prelazi brzinu svetlosti, vorteksi ne prenose masu, energiju niti informacije: njihovo gibanje proizilazi iz geometrije i evolucije talasnog polja.
YouTube Thumbnail
Kako su naučnici to snimili
Tim predvođen Idom Kaminerom sa Techniona snimao je dinamiku vorteksa u dvodimenzionalnom materijalu heksagonalnom bor-nitridu (h-BN). Taj materijal podržava fonon‑polaritone — hibridne kvazizetke koje spajaju osobine svetlosti i atomskih vibracija — koje se kreću znatno sporije od slobodnog svetla i lako se jako ograniče u prostoru.
U takvom usporenom i snažno konfajnovanom polju pojavljuju se gusti obrasci interferencije puni vorteksa, što omogućava praćenje njihovog kretanja. Ključni eksperimentalni alat bio je specijalizovani visokobrzinski elektronski mikroskop zasnovan na elektronskoj interferometriji, sa prostornom i vremenskom rezolucijom dovoljnim da zabeleži procese trajanja reda 3 kvadrilionte sekunde (≈3 fs).
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Metoda snimanja
Istraživači su ponavljali eksperiment stotinu puta, svaku seriju snimajući sa malim vremenskim pomakom. Kombinovanjem i slagajući slike iz različitih snimaka stvorili su tajmlaps koji otkriva tok formiranja, kretanja i sudara vorteksa. Kada se dve singularnosti suprotnih topoloških naboja približe i anihiliraju, njihove putanje u prostor‑vremenu moraju da se povežu kontinuirano, što formalno dovodi do vrlo visokih (superluminalnih) vrednosti brzine neposredno pre anihilacije.
„Naše otkriće otkriva univerzalne zakone prirode koje dele svi tipovi talasa — od zvučnih talasa i fluidnih tokova do složenih sistema poput supravodiča,“
kaže Ido Kaminer sa Techniona.
Zašto ovo nije u suprotnosti sa relativnošću
Iako se brzine singularnosti formalno mogu svesti na vrednosti koje prelaze c, one ne nose informaciju, energiju ili masu — zato nema mogućnosti prenosa signala brže od svetlosti i osnovni princip relativnosti ostaje netaknut. Radi se o geometrijskom i topološkom efektu u talasnom polju.
The apparatus used to generate and record the optical vortices. (Kaminer et al.,Nature, 2026)
Šta sledi
Eksperiment je izveden u dvodimenzionalnom sistemu; naredni cilj je proširenje merenja u više dimenzija kako bi se posmatrali složeniji obrasci interakcije vorteksa. Autori takođe ističu da metoda može unaprediti sposobnosti elektronske mikroskopije i omogućiti proučavanje brzih nanoskalnih procesa u fizici, hemiji i biologiji.
Rad je objavljen u časopisu Nature.
Pomozite nam da budemo bolji.
