Курс столкновения: электромагнитные волны взаимодействуют в новаторском эксперименте

Автор: Центр перспективных научных исследований, GC/CUNY, 16 августа 2023 г.

Исследователи из ASRC CUNY открыли метод манипулирования фотонами, чтобы они могли сталкиваться и взаимодействовать, используя специальные метаматериалы. Этот прорыв может привести к значительному прогрессу в области телекоммуникаций, оптических вычислений и энергетики. (Схематическое изображение столкновения фотонов во временном интерфейсе.) Фото: Анна Умана, Центр передовых научных исследований при Центре аспирантуры CUNY.

Исследователи показывают, что фотоны, пересекающие пути, могут взаимодействовать, открывая путь к технологическим прорывам.

A research team at the Advanced Science Research Center at the CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) has demonstrated that it is possible to manipulate photons so that they can collide, interacting in new ways as they cross paths. Detailed in the journal Nature PhysicsAs the name implies, Nature Physics is a peer-reviewed, scientific journal covering physics and is published by Nature Research. It was first published in October 2005 and its monthly coverage includes articles, letters, reviews, research highlights, news and views, commentaries, book reviews, and correspondence." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Открытие Nature Physics, сделанное 14 августа, позволит ученым, разрабатывающим технологии, основанные на распространении электромагнитных волн, добиться значительных успехов в телекоммуникациях, оптических вычислениях и энергетических приложениях.

Прорыв произошел в лаборатории Андреа Алу, заслуженного профессора и профессора физики Эйнштейна в Центре аспирантуры Городского университета Нью-Йорка и директора-основателя Инициативы по фотонике CUNY ASRC. Он основан на другом недавнем эксперименте, который продемонстрировал отражение времени для электромагнитных волн.

“Our work is building on a series of experiments that show how we can create metamaterialsMetamaterials are engineered materials that have properties not usually found in nature." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> метаматериалы с уникальными свойствами, возникающими в результате резких изменений во времени их электромагнитных свойств. Эти вариации позволяют нам манипулировать распространением волн способами, не встречающимися в природе», — объяснил Алу. «Эта новейшая работа показывает, что мы можем использовать резкие временные изменения в адаптированных метаматериалах, известных как временные интерфейсы, чтобы заставить волны сталкиваться, как если бы они были массивными объектами. Мы также смогли контролировать, обменивались ли волны, получали или теряли энергию во время этих столкновений».

Обычно, когда две электромагнитные волны пересекаются, они движутся сквозь друг друга, не взаимодействуя. Это сильно отличается от того, что происходит, когда два массивных объекта, например, два мяча, сталкиваются друг с другом. В последнем случае частицы сталкиваются, и их механические особенности определяют, сохранится, потеряется или увеличится энергия при столкновении. Например, при столкновении двух бильярдных шаров общая энергия в системе сохраняется, а при столкновении двух резиновых шаров они обычно теряют энергию при столкновении.

Although photons would be expected to go through each other without any interaction, by triggering a time interface the scientists were able to demonstrate strong photonA photon is a particle of light. It is the basic unit of light and other electromagnetic radiation, and is responsible for the electromagnetic force, one of the four fundamental forces of nature. Photons have no mass, but they do have energy and momentum. They travel at the speed of light in a vacuum, and can have different wavelengths, which correspond to different colors of light. Photons can also have different energies, which correspond to different frequencies of light." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"photon-photon interactions and control the nature of the collision./p>