کشف حالتی جدید از نور

فیزیکدانان به تازگی حالتی کاملا جدید از نور را کشف کرده‌اند که از یکی از اصلی ترین قوانین مربوط به فیزیک نور پیروی نمی کند و می تواند درک بشر از تشعشعات الکترومغناطیسی را متحول ساخته و به ساخت ارتباطات نوری سریعتر و ایمن تری منجر شود.

یکی از شیوه های اندازه گیری پرتو نوری استفاده از کمیت تکانه زاویه‌ای یا تکانه دورانی است

 

از آنجایی که نور پدیده‌ای فراگیر است که مطالعات زیادی روی آن انجام شده‌ است،‌ شاید تصور کنید همه‌ چیز را درباره آن می‌دانید. اما دانشمندان سال گذشته ویژگی بنیادی جدیدی را در نور کشف کردند و اکنون گروهی از فیزیکدانان در دانشگاه دوبلین نشان دادند که نور می‌تواند شکلی کاملا متفاوت به خود بگیرد. یکی از شیوه های اندازه گیری پرتو نوری استفاده از کمیت تکانه زاویه‌ای یا تکانه دورانی است، کمیت ثابتی که میزان چرخش نور را محاسبه می‌کند و تا‌ به‌ امروز فرض براین بود که در تمامی حالت‌های نور تکانه دورانی برابر عدد صحیحی است که مضرب ثابت پلانک است،‌ ثابتی فیزیکی که میزان تاثیرات کوانتومی را برآورد می‌کند.

اما فیزیکدانان کالج ترینیتی اکنون نشان داده‌اند که شکلی جدید از نور وجود دارد که در آن میزان ثابت تکانه دورانی نیمی از این مقدار شناخته شده‌است مقداری که فیزیکدانان همواره آن را ثابت تصور می‌کردند اما اکنون دستخوش تغییر شده است. به بیانی دیگر دانشمندان همواره تصور می‌کردند که میزان تکانه دورانی نور، یعنی میزان چرخش نور در حین حرکت،‌ عددی صحیح و ثابت است اما اکنون دریافته اند در شکلی متفاوت از نور، این میزان یک عدد صحیح نیست.

برای پی بردن به این موضوع،‌ دانشمندان نور را از میان بلورهایی عبور دادند تا پرتوهای نور شکلی پیچیده و پیچ مانند به خود بگیرند و سپس رفتارهای این پرتوهای جدید را بررسی کردند تا دریابند آیا این شکل جدید می‌تواند ارتباطات نوری را بهبود ببخشد یا خیر. اما زمانی که این پرتو نوری در قالب نظریه مکانیک کوانتوم بررسی شد، محققان دریافتند میزان تکانه دورانی آن نصف می‌شود، چیزی که هرگز انتظار مشاهده‌ اش را نداشتند.

این کشف از دو جهت شگفت انگیز است، اول اینکه شکلی کاملا جدید از نور را معرفی می‌کند. همچنین از دهه ۱۹۸۰ فیزیکدانان نظری پیش بینی کرده‌ بودند که مکانیک کوانتوم امکان وجود ذراتی را فراهم می‌آورد که میزان تکانه دورانی آنها کمتر از حدی است که انتظار می‌رود و اکنون این پیش بینی به اثبات رسیده‌ است. این شکل جدید نور می‌تواند علاوه بر افزایش درک بشر از ویژگی‌های نور، سرعت و ایمنی ارتباطات نوری از طریق فیبرهای نوری را افزایش دهد و منجر به ایجاد اتصالات اینترنتی سریعتری شود.