科學(xué)家改變光子形狀讓光線減速
格拉斯哥大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了減慢光速的新方法。圖為在一次實驗中,一個光子的速度超過了另一個光子。 ![]() 科學(xué)家們早已知道,當光穿過水或玻璃之類的材料時,速度會稍微有所減慢。然而在一項最新的研究中,科學(xué)家們首次在開闊的空間中減緩了光子前進的速度,說明光速遠比我們想象的還要復(fù)雜。 ![]() 科學(xué)家們早已知道,當光穿過水或玻璃之類的材料時,速度會稍微有所減慢。然而在一項最新的研究中,科學(xué)家們首次在自由空間空間中減緩了光子前進的速度,說明光速遠比我們想象的還要復(fù)雜。 北京時間27日消息,據(jù)國外媒體報道,科學(xué)家們早已知道,當光穿過水或玻璃之類的材料時,速度會稍微有所減慢。但人們普遍認為,光子在穿過自由空間時,速度是不可能降低的,因為不會有任何物質(zhì)對它造成阻礙。然而在一項最新的研究中,科學(xué)家們首次在自由空間中減緩了光子前進的速度,說明光速遠比我們想象的還要復(fù)雜。 該研究結(jié)果被發(fā)表在1月23日的《科學(xué)快訊》(Science Express)上。 來自格拉斯哥大學(xué)(the University of Glasgow)以及赫瑞瓦特大學(xué)(Heriot-Watt University)的研究人員描述了他們在自由空間中減慢光子速度的過程。他們稱,通過為光束戴上一副“面具”,他們改變了光子的形狀,從而減慢了光子的速度。 該研究團隊將一道含有許多光子的光束比作一隊自行車手,其中車手們輪流騎在隊伍最前方。這樣一來,盡管車隊是作為一個整體在路上前進的,但單個車手的速度在改變位置的時候就會發(fā)生變化。因此,我們很難為所有車手定下一個統(tǒng)一的速度。同樣的原理也適用于光子。一道光線脈沖中含有許多光子,而科學(xué)家們知道,光線脈沖中的每個光子速度大不相同。 該研究團隊的實驗被設(shè)置為定時賽形式,實驗中同時釋放兩個光子,讓它們穿過一段相當長的距離,奔向終點線。研究人員發(fā)現(xiàn),其中一個光子按預(yù)期時間到達了終點,但被“面具”改變了形狀的光子則要到達得晚一些,說明它在自由空間中的前進速度要更慢。 傳播距離為3.3英尺(1米)時,研究團隊發(fā)現(xiàn)減慢的速度達到了20個波長,這遠遠超過了測量精度,說明該結(jié)果并非試驗誤差。由此說明,在讓光束通過“面具”之后,光子的前進速度比之前減慢了。 最重要的是,這和光線在通過玻璃和水之類的介質(zhì)時速度放緩的原理大不相同。在穿過玻璃和水時,光線只有在通過介質(zhì)時速度才會變慢,穿過介質(zhì)之后,速度便會恢復(fù)成原速。但如果讓光線穿過了“面具”,光子前進的最快速度便會始終受到一定的限制。 丹尼爾·吉爾凡尼尼(Daniel Giovannini)是該研究報告的主要作者之一,他表示:“改造后的光束減慢的速度很不起眼,前進了一米之后,它僅僅慢了幾微米,但它仍然非常重要! “我們測量了兩種不同的光束,一種叫貝塞爾光束(Bessel beams),一種叫高斯光束(Gaussian beams),都得到了類似的結(jié)果! 另一位主要作者杰奎琳·羅梅羅(Jacquiline Romero)說道:“在獲得這些結(jié)果的過程中,我們運用了一些巧妙的、但廣為人知的光學(xué)原理! “研究成果清晰地顯示,即使是在空氣或真空中傳播時,光速也可以低于通常認為的299792458米/秒! |