Ученые научились передвигать свет

Исследователи из Гарвардского университета под руководством профессора физики Лене Вестергаард Хау в ходе эксперимента сумели не только остановить распространение световых волн, но и "переместить" их в пространстве.

Профессор Хау начала работу над проектом еще в 1999 году, когда вместе с группой ученых ей удалось замедлить распространение света при прохождении облака охлажденных атомов натрия. В данных условиях частицы натрия переходят в особое квантовое состояние, известное как конденсат Бозе-Эйнштейна. При помощи лазера ученые сумели подстроить оптические свойства среды таким образом, что скорость света при прохождении через нее снижалась с обычных 300 тысяч км/c, в буквальном смысле, до скорости велосипедиста.

В 2001 году в ходе похожего эксперимента ученые из Смитсоновского астрофизического центра при Гарварде под руководством Хау смогли полностью остановить распространение света в аналогичной среде, медленно выключив лазер, отсутствие воздействия которого сделало облако полностью светонепроницаемым.

Недавнее исследование позволило ученым продвинуться еще дальше и восстановить световой импульс в другом облаке, также состоящем из конденсата Бозе-Эйнштейна, то есть фактически переместить световую волну. Прохождение света через конденсат Бозе-Эйнштейна вызывает вращение от 50-100 тысяч атомов натрия. По словам Хау, скопление атомов ведет себя, как "метакопия" исходного светового импульса. Затем кластер выходит за пределы первого облака и, переместившись на расстояние до двух десятых миллиметра, вторгается во вторую аналогичную среду, где под воздействием лазера трансформируется в световую волну, которая продолжает свое движение в первоначальном направлении.

Подобная технология может пригодиться в компьютерах будущего, использующих для передачи информации световые импульсы. В своей работе Хау утверждает, что конденсат Бозе-Эйнштейна вполне пригоден для проведения "управляемых когерентных операций" с использованием световых импульсов. Хау смогла доказать экспериментально, что амплитуду и фазу светового импульса в условиях конденсата Бозе-Эйнштейна можно сохранять постоянными, а следовательно, таким образом можно хранить и обрабатывать информацию.

Хаос после Большого взрыва

После Большого взрыва Вселенная в течение чрезвычайно короткого промежутка времени находилась в состоянии хаоса — к такому выводу пришла группа физиков, разработавшая модель, которая описывает самые ранние этапы эволюции Вселенной. Работа ученых опубликована в журнале Communications in Mathematical Physics, коротко о ней пишет портал Space.com.

Под термином Большой взрыв ученые понимают событие, которое дало начало Вселенной. Его точные характеристики неизвестны, однако исследователи разработали несколько гипотез, описывающих происходившие в момент Большого взрыва и сразу после него события. По одной из версий, за Большим взрывом последовал непродолжительный период, когда Вселенная находилась в состоянии хаоса. Хаотические системы чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям начальных условий — даже самый небольшой сдвиг приводит к очень сильной и непредсказуемой реакции.

Предположения, что после Большого взрыва Вселенная на короткое время перешла в состояние хаоса, высказывались и раньше, однако авторы новой работы, по их словам, представили новые исчерпывающие доказательства правомерности такой версии. Согласно выкладкам исследователей, Вселенная перешла в состояние хаоса спустя 10-43 секунды после Большого взрыва, и пробыла в нем около 10-36 секунды. Все это время новорожденная Вселенная расширялась, и этот процесс, по мнению специалистов, также был хаотическим.

Недавно другой коллектив ученых предложил еще одну гипотезу, объясняющую, как вела себя Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва. По итогам анализа микроволнового фонового излучения исследователи заключили, что молодая Вселенная расширялась неравномерно.