Вертолет в бутылке: Продольная поляризация света
Со школьной скамьи нам известно — колебания электромагнитных волн происходят перпендикулярно направлению распространения луча. Но ученые из Венского технического университета умеют получать фотоны, не вписывающиеся в рамки этого утверждения. Для этого им приходится «загонять свет в бутылку».
На самом деле в этом трюке нет ничего невероятного: «бутылка» представляет собой оптический микрорезонатор, утолщение стекловолокна, в котором луч, непрерывно отражаясь от внутренних поверхностей, может сделать около 30 000 оборотов — и задержаться на десяток наносекунд.
При этом колебания векторов напряженностей электрического и магнитного полей происходят не так, как обычно. Как правило, направление этих колебаний (на основании которого можно говорить о поляризации) перпендикулярно световому лучу. Так винт летящего горизонтально самолета вращается в плоскости, перпендикулярной направлению полета. Но «свет в бутылке» в этом отношении больше напоминает летящий горизонтально вертолет: поляризация его фотонов имеет продольную (совпадающую с направлением распространения) составляющую.
Оптический резонатор был использован для изучения взаимодействия «пойманных» фотонов с отдельными атомами рубидия, помещенными вблизи «бутылки». Присутствие фотонов с «вертолетной» поляризацией, как показали ученые, существенным образом влияет на поведение подобной системы, приводя к возникновению сильного взаимодействия между фотонами и атомами. Этот эффект может быть использован как для изучения фундаментальных свойств частиц, так и для создания квантово-механических устройств: например, сверхчувствительных датчиков, способных «заметить» одиночный атом по его влиянию на поведение фотонов, или маршрутизаторов для будущих квантовых компьютеров, где атом играет роль «переключателя», управляющего потоком фотонов.
По пресс-релизу Technische Universität Wien