En ny studie har oppdaget tidligere ukjente sammenhenger mellom tilsynelatende distinkte fysiske prinsipper som kan bidra til å avsløre nye egenskaper til lysbølger. Det er som? Bruker en 350 år gammel teorem.
En studie av forskere ved Stevens Institute of Technology, publisert forrige uke i Physical Review Research, etablerte en tidligere ukjent sammenheng mellom optikk og mekanikk – to tilsynelatende uavhengige områder av fysikk.
Teamet klarte å bruke en 350 år gammelt mekanisk teoremformulert av den nederlandske fysikeren Christiaan Huygensfor å forklare kompleks oppførsel av lysbølger.
Etterforskningen fremhever en direkte forhold mellom graden av polarisering av en lysbølge og nivået på sammenfiltring ikke-kvante.
Huygens grunnleggende teorem, 1673beskriver samspillet mellom energien som kreves for å rotere et objekt, dets masse og den valgte rotasjonsaksen.
For å bruke dette på lys, som ikke har noen masse, tolket forskere lysintensitet som ekvivalent med masse. Denne tolkningen tillot dem å bruke Huygens «teorem, og se et optisk system i mekaniske termer.
Xiaofeng Qianassisterende professor i fysikk ved Stevens og hovedforfatter av studien, fremhevet studiens innovative tilnærming: «Vi fant en måte å oversette et optisk system slik at vi kunne visualisere det som et mekanisk system og deretter beskrive det ved hjelp av veletablerte fysiske ligninger .» .
«Etter å ha sett en lysbølge som en del av et mekanisk system, ble nye sammenhenger mellom bølgens egenskaper umiddelbart tydelige – O sammenfiltring og polarisering opprettholdt et klart forhold«, forklarte Qian.
«Det som en gang var abstrakt blir konkret: ved hjelp av mekaniske ligninger kan vi måle avstanden mellom «massesenteret» og andre mekaniske punkter, for å vise hvordan de forskjellige egenskapene til lys forholder seg til hverandre,» sa han, sitert av Tech Explorist .
Dette forholdet baner vei for å bestemme optiske egenskaper, som amplituder, faser og korrelasjoner, ved å måle en enklere parameter: intensiteten til lyset.
Historisk sett har det vært en utfordring å forene lysets doble natur, som enten kan oppføre seg i form av bølger eller partikler.
Denne studien harmoniserer nå disse to perspektivene, og etablerer sterke koblinger mellom begrepene bølge og partikkel. Videre tilbyr denne hypotesen også potensielle praktiske anvendelser: komplekse egenskaper til optiske eller kvantesystemer kan tolkes basert på enkle målinger av lysintensitet.
