Giugno 15, 2021

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I fisici spezzano la velocità della luce tramite impulsi all’interno del plasma caldo

Un fotone di luce si muove attraverso le lisce acque del vuoto a circa 300.000 chilometri (186.000 miglia) al secondo. Ciò pone un limite severo alla velocità con cui un sussurro di informazioni può viaggiare ovunque nell’universo.

Sebbene sia improbabile che questa legge venga mai infranta, ci sono caratteristiche della luce che non seguono le stesse regole. Manipolarli non accelererà la nostra capacità di viaggiare verso le stelle, ma potrebbe aiutarci a spianare la strada a una classe completamente nuova di tecnologia laser.

I fisici hanno giocato duro e velocemente con la massima velocità degli impulsi luminosi per un po ‘, accelerandoli e persino rallentandoli in una posizione ipotetica fissa utilizzando vari materiali come Gas atomici freddiE il Cristalli di rifrazione, E il Fibra ottica.

Questa volta, i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory in California e dell’Università di Rochester a New York li hanno fatti passare all’interno di sciami caldi di particelle cariche, regolando la velocità delle onde luminose all’interno del plasma a qualsiasi punto da circa un decimo del normale vuoto di luce. . Velocità fino a oltre il 30 percento Più veloce.

Questo è più – e meno – impressionante di quanto sembri.

Per spezzare il cuore di coloro che sperano di condurci a Proxima Centauri e tornare indietro nel tempo per il tè, questo viaggio ultra-illuminato rientra nelle leggi della fisica. Scusate.

La velocità di un fotone viene mantenuta intrecciando campi elettrici e magnetici denominati elettromagnetismo. Non è possibile aggirarlo, ma anche gli impulsi di fotoni a frequenze strette sono affollati in modo da creare onde regolari.

L’ascesa e la caduta ritmica di interi gruppi di onde luminose si muovono attraverso gli oggetti a una velocità descritta come Velocità di gruppoÈ un ‘”onda d’onda” che può essere modificata per rallentarla o accelerarla, a seconda delle condizioni elettromagnetiche dell’ambiente circostante.

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Strappando gli elettroni dal flusso di idrogeno e ioni di elio utilizzando un laser, i ricercatori sono stati in grado di modificare la velocità del gruppo di impulsi luminosi trasmessi attraverso di essi attraverso una seconda sorgente di luce e impostare i freni o semplificarli regolando il rapporto del gas e costringendo le caratteristiche dell’impulso a cambiare forma.

L’effetto complessivo era dovuto alla rifrazione dei campi di plasma e alla luce polarizzata del laser primario utilizzato per rimuoverli. Le singole onde luminose erano ancora vicine al loro ritmo abituale, anche se la loro danza collettiva sembrava accelerare.

Da un punto di vista teorico, l’esperimento aiuta a materializzare la fisica del plasma ea porre nuovi limiti all’accuratezza dei modelli attuali.

In termini pratici, questa è una buona notizia per le tecnologie avanzate in attesa di indizi su come aggirare gli ostacoli per trasformarle in realtà.

Il laser sarebbe il più grande vincitore qui, specialmente la varietà follemente potente. I laser della vecchia scuola sono basati su materiali ottici a stato solido, che tendono a consumarsi con maggiore potenza. L’uso di flussi di plasma Amplificare o modificare le proprietà della luce risolverebbe questo problema, ma per ottenere il massimo da essa abbiamo davvero bisogno di modellarne le proprietà elettromagnetiche.

Non è un caso che il Lawrence Livermore National Laboratory sia ansioso di comprendere la natura ottica del plasma, essendo sede di alcuni dei laboratori più estesi al mondo. Superba tecnologia laser.

Laser più potenti sono ciò che è necessario per tutta una serie di applicazioni, dall’aumento degli acceleratori di particelle all’ottimizzazione Tecnologia di fusione pulita.

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Potrebbe non aiutarci a muoverci nello spazio più velocemente, ma sono proprio queste scoperte che ci faranno accelerare verso il futuro che tutti sogniamo.

Questa ricerca è stata pubblicata in Lettere di revisione fisica.