Choć brzmi to paradoksalnie, “ciemność” wewnątrz fali świetlnej może poruszać się z prędkością większą niż światło w próżni (czyli ponad 299 792 458 metrów na sekundę). To odkrycie miało miejsce dzięki niezwykle precyzyjnej technice mikroskopii elektronowej oraz manipulacji światłem w specjalnym środowisku, gdzie fala świetlna została spowolniona, co umożliwiło dokładne śledzenie zmian w jej strukturze.
Czytaj też: Brakujące ogniwo komputerów kwantowych. Fizycy na tropie długo poszukiwanego stopu
Kluczem do zrozumienia tej niezwykłej obserwacji jest fakt, iż wspomniane ciemne punkty nie przenoszą masy, energii ani informacji. Są to czysto geometryczne cechy fali, wynikające z jej złożonej struktury. Ich ruch przypomina wiry w wodzie: choć woda płynie w jednym kierunku, wiry mogą przemieszczać się w innym, czasem szybciej niż otaczające je strumienie. Z tego powodu ich zdolność do “przekraczania” prędkości światła nie narusza zasad teorii względności.
Naukowcy tłumaczą, iż zjawisko to było przewidywane teoretycznie już w latach 70. XX wieku, lecz jego obserwacja w praktyce pozostawała ogromnym wyzwaniem. Dopiero nowoczesne narzędzia badawcze pozwoliły uchwycić te punkty w czasie rzeczywistym i zmierzyć ich zachowanie z niezwykłą dokładnością.
Mimo oczywistych powodów do ekscytacji, należy podkreślić, iż to nie obiekt porusza się szybciej niż światło, lecz geometria fali światła – a konkretnie jej wewnętrzne cechy. Wykazują one ruch, który z pozoru przekracza światłoczułą granicę. Nie istnieje więc żadne naruszenie praw przyrody, żadna informacja ani materia nie zostaje przesłana szybciej niż światło.
Czytaj też: Kinetyka wirów kwantowych. Fizycy z PW wyznaczają parametry tarcia wzajemnego w nadcieczach
Ale nie umniejsza to potencjalnym zastosowaniom, ponieważ w grę wchodzą nowe możliwości w badaniach nad strukturą i dynamiką światła oraz fal ogólnie. Może ono pomóc w lepszym zrozumieniu subtelnych zachowań fal w optyce, fizyce materii skondensowanej, a nawet w technologiach przyszłości, które wykorzystują zaawansowane właściwości światła.
Źródło: Nature
