Vänta, kan LJUS snurra?

Jag måste berätta något som bara fick mig att tappa hakan. Och jag har skrivit om vetenskap ett bra tag nu.

Ljus kan alltså snurra. På egen hand. Utan att någon berättar för det.

Jag vet vad du tänker – ljus? Snurra? Det låter som något från en sci-fi-film. Men häng med, för det här händer på riktigt på laboratorier just nu.

Vad pratar vi om?

Forskare har länge vetat att ljus beter sig konstigt. Det kan vrida sig till korkskruvsformer, studsa av ytor, och göra alla möjliga tricks vi inte tänker på när vi slår på en lampa.

Men det nya är: forskare vid University of East Anglia och University of Witwatersrand i Sydafrika har upptäckt att ljus kan utveckla snurrande mönster av sig självt när det färdas genom tomma rymden. Inga linser. Inga speglar. Inga specialmaterial. Bara ljus som plötsligt bestämmer sig för att börja snurra.

Jag vet inte hur det är med dig, men det tycker jag är både konstigt och fruktansvärt coolt.

Tänk på kirallitet (det är inte så läskigt som det låter)

Forskarna kallar den här egenskapen för "kirallitet" – ett fint ord för "hänged". Du vet hur vänster hand är en spegelbild av höger hand, men du kan aldrig lägga dem perfekt ovanpå varandra? Det är kirallitet.

Det visar sig att massor av molekyler fungerar på samma sätt. Det här är otroligt viktigt inom medicinen – vissa molekyler kommer i vänster- och högervända versioner som ser nästan likadana ut men kan ha helt olika effekter i kroppen. Samma molekyl kan bota dig eller göra dig sjuk, beroende på vilken "hand" den är.

Forskare har alltid behövt specialutrustning för att studera de här skillnaderna genom att titta på hur ljus interagerar med molekyler. Men nu? Forskarna upptäckte att noggrant preparerat ljus kan utveckla det här snurrande beteendet naturligt, helt på egen hand, när det färdas genom rymden.

"Det här ljuset kan naturligt utveckla det här handade beteendet helt av sig självt," sa Dr. Kayn Forbes från UEA. "Du behöver bara förbereda det på rätt sätt."

bara förbereda det på rätt sätt. Visst, ingen fara.

Det är som om snurret gömde sig

Det här är det verkligt coola: forskarna visade att du kan starta med en ljusstråle som har noll spinn. Ingenting snurrar alls. Men sedan, när strålen färdas framåt, dyker det plötsligt upp distinkta snurrande områden som skiljer sig ut.

MSc-studenten Light Mkhumbuza, som körde de viktigaste experimenten, sa det fantastiskt: "Nästan som om spinnet gömde sig och sedan avslöjade sig självt."

Hur poetiskt är inte det? Ljus som lite nonchalant avslöjar sitt gömda spinn när det flyter genom rymden. Jag älskar verkligen den beskrivningen.

Hemligheten: Topologi

Så hur fungerar det? Forskarna säger att det handlar om något som kallas topologi, vilket låter skrämmande men faktiskt är ganska fiffigt när man väl förstår det.

Tänk så här: en kaffekopp och en munk kan se helt olika ut, men matematiskt sett är de faktiskt samma sak. Varför? För att de båda har exakt ett hål. Du kan trycka och stretcha en kaffekopp till en munkform utan att klippa eller klistra något. Det hålet är en "topologisk egenskap" – något som förblir konstant oavsett hur du deformerar objektet.

Forskarna upptäckte att strukturerat ljus har sina egna topologiska egenskaper inkodade i sin interna struktur. De här egenskaperna avgör i princip var snurrande områden kommer att dyka upp när ljuset rör sig genom rymden. Det handlar inte om att lägga till något externt för att kontrollera ljuset – det är ljusets egen geometri som gör jobbet.

Varför ska du bry dig?

Ärligt talat? Det här kan vara större än det låter.

Forskarna tror att den här upptäckten så småningom kan leda till känsligare medicinska tester – tänk dig att kunna upptäcka molekyler lättare genom att titta på hur de interagerar med ljus som naturligt uppvisar rätt sorts spinn.

Det kan också förbättra kommunikationer. Ljus som vrider och snurrar kan bära mer information än vanligt ljus, ungefär som hur en korkskruv kan hålla mer pasta än en rak sträng. Det här kan betyda snabbare, säkrare dataöverföring.

Och för alla er kvantteknik-entusiaster där ute: det här kan ge nya sätt att manipulera ljus för kvantdatorer och kryptografi-applikationer.

Sammanfattning

Det som slår mig mest med den här forskningen är att vi fortfarande upptäcker grundläggande saker om ljus, något vi har studerat i århundraden. Vi tar det för givet – solljus, glödlampor, telefon-skärmar – och ändå har det fortfarande hemligheter att dela med sig.

Ljus färdas uppenbarligen inte bara i tråkiga raka linjer. Det har en dold geometri, dolda egenskaper, och tydligen dolda spinn som kan avslöja sig under rätt förhållanden.

Det är riktigt fantastiskt när du tänker på det. Varje gång du tittar på en regnbåge eller ser solljus strömma genom fönstret, bevittnar du ett fenomen som är ännu mer komplext och vackert än vi någonsin föreställde oss.

Jag vet inte hur det är med dig, men jag kommer att titta på ljus lite annorlunda framöver.