Навіть поодинокі фотони не можуть рухатися зі швидкістю, вищою за швидкість світла у вакуумі

Фізики з технологічного університету Гонконгу в експерименті довели, що навіть поодинокі фотони не можуть рухатися зі швидкістю, вищою за швидкість світла у вакуумі, що робить подорожі в часі ще менш можливими, ніж вважалося раніше.

У статті, опублікованій в журналі Physical Review Letters, професор Ван Шен Ду (Shengwang Du) і його колеги представили результати перевірки деяких колишніх наукових даних, згідно з якими одиничний фотон може в певних умовах рухатися швидше швидкості світла у вакуумі.

У січні 2010 року Наталія Боржемская (Natalia Borjemscaia) з Об’єднаного квантового інституту і її колеги описали в журналі Optics Express результати вивчення розповсюдження світла крізь тонкі шари діелектричних матеріалів, що мають різні показники заломлення.

Група Боржемской виявила, що деякі фотони, які зуміли «продертися» крізь 30 80-нанометрових шарів діелектрика, проходили крізь цю пачку приблизно за 12 фемтосекунд. При цьому додавання ще одного діелектричного шару з низьким коефіцієнтом заломлення збільшувало час на дорогу майже на 4 фемтосекунды (хоча якби це залежало тільки від товщини шару і коефіцієнта заломлення, це значення становило б не більше 0,6 фемтосекунды).

Проте коли до «пачці» товщиною 2,6 мікрона додали шар з високим коефіцієнтом заломлення, фотони почали пролітати через цей шар на 5,3 фемтосекунды швидше. З цього випливало, що окремі фотони мали надсвітову швидкість.

Автори роботи зазначили, що в цьому випадку мова не йде про порушення спеціальної теорії відносності Ейнштейна – фотони, «вискакують» раніше терміну, виникали в результаті взаємодії світлових імпульсів в шарах діелектриків, і якщо б вдалося зловити саме ті фотони, які увійшли з іншого боку, вони прийшли б «вчасно».

Дослідники з Гонконгу вперше виміряли швидкість так званих оптичних прекурсорів одиничного фотона – хвиль, що виникають перед світловими імпульсами. Досі нікому не вдавалося зафіксувати прекурсори одиничного фотона.

В експерименті фізики генерували два одиничних фотона, які потім пропускали крізь групу охолоджених лазером атомів рубідію, в результаті чого їм вдалося зафіксувати прекурсори. Потім вчені встановили, що швидкість прекурсорів не перевищила швидкість світла у вакуумі, довівши таким чином непорушність теорії відносності.

Таким чином їм вдалося показати, що навіть для одиничного фотона зберігається обмеження швидкості в 300 тисяч кілометрів на секунду. Раніше дані про те, що існують середовища зі «сверхсветовыми» властивостями породили сподівання, що фотони можуть переміщатися з надсвітловою швидкістю і порушувати тим самим закон причиннности, що означає теоретично можливість подорожей у часі.

Однак тепер вимірювання фізиків з Гонконгу закрили цю теоретичну «лазівку».

РИА Новости

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *