Fyzici Objevili, Že Světlo Se Může Ohýbat. A To Může Změnit Vše

Pamatujete si ten skvělý pocit, když pingpongový míček najednou změní směr a přelétne přes síť úplně jinam, než jste čekali? Za tím vším stojí takzvaný Magnusův jev – rotace míčku vytváří rozdíl tlaku vzduchu a trajektorie se withoutně ohne.

A teď se držte: fyzici právě přišli na to, že světlo se chová podobně.

Než ale začnete zpochybňovat vše, co jste se ve škole naučili, pojďme se podívat, co přesně se stalo. Vědecký tým z Paul Scherrer Institutu ve Švýcarsku prováděl pokročilé experimenty s jedním jediným iontem vápníku – tedy jedním nepatrným elektricky nabitým atomem. Uchytili ho v elektromagnetické pasti a osvítili laserem.

Tady to začíná být zajímavé.

Vědci očekávali, že iont bude nejvíce reagovat v nejbělejším středu laserového paprsku. Logické, ne? Více světla rovná se více interakce. Jenže realita byla úplně jiná.

Nejsilnější interakce proběhla o kousek vedle středu paprsku. Ne o mnoho – řeč je o stovkách nanometrů, tedy méně než je prachová částečka. Ale přesto – do strany?

Výzkumníci tomu říkají optický Magnusův jev, a v podstatě jde o světelnou verzi toho, co se děje, když rotující míček letí vzduchem. Docela vychytávka, co?

Proč by vás to mělo zajímat?

Tady přichází ta opravdu zajímavá – a trochu znepokojivá – část.

Kvantové počítače už asi znáte. Tyto stroje používají lasery k ovládání qubitů (kvantová obdoba klasických bitů) s neuvěřitelnou přesností. Celý systém závisí na zasažení přesně správného místa ve přesně správný okamžik.

Jenže pokud optický Magnusův jev existuje – a teď už víme, že ano – znamená to, že naše lasery možná interagují o kousek vedle, než si myslíme. A to by mohlo způsobovat drobné chyby v kvantových výpočtech.

„Na kvantové škále záleží na každém detailu," poznamenali výzkumníci. „Ignorování tohoto jevu by mohlo ohrozit naši přesnost."

Ale je tu taky naděje!

Vědecké objevy ale většinou nejsou jen černobílé.

Vědci také upozorňují, že by tento efekt mohl být docela užitečný. Boční síly vznikající zakřiveným světlem by mohly posloužit k propojení qubitů a umožnit tak složitější kvantové výpočty.

Takže možná ten „zakřivený míček" není chyba – možná je to funkce, o které jsme prostě jen nevěděli.

Ta kreativní část

Co na tomhle příběhu miluju nejvíc? Jak výzkumníci tento jev dokázali. V podstatě proměnili jeden zachycený iont vápníku v mikroskopický senzor. Posouvali iont různými směry laserového paprsku a měřili interakci na každém místě. Tak „ ohmatali" strukturu světla.

Zamyslete se nad tím. Použili atom menší, než si dokážete představit, k mapování neviditelného tvaru laserového paprsku. Jak úžasné je tohle?

Měření také odhalila něco neočekávaného: velikost toho bočního posunu závisí pouze na vlnové délce světla, ne na tom, jak je paprsek zaostřený. Fyzici z Amsterdamské univerzity tento jev teoreticky předpověděli už před lety, ale nikdo ho do teď skutečně neviděl.

Co z toho vyplývá?

Takže co jsme se dnes naučili? Světlo se může ohýbat. Atomy můžou fungovat jako senzory. A někdy ty největší překvapení přicházejí z těch nejzákladnějších fyzikálních principů.

Nevím jak vy, ale já jsem vážně nadšený, kam až nás tento objev zavede. Zpomalí nás ten zakřivený paprsek, nebo najdeme způsob, jak ho využít? Ať tak či tak, je to připomínka, že i v oborech, kde si myslíme, že rozumíme všemu, má vesmír pořád v záloze nějaké to překvapení.

(A ne, tu slovní hříčku jsem neudělal schválně. Dobře, možná jo.)

Zdroj: ScienceDaily