科学|科学家研制新型“时空波包”激光束 能够以相同速度穿越不同的介质
北京联盟_本文原题：科学家研制新型“时空波包”激光束 能够以相同速度穿越不同的介质
北京联盟_本文原题：科学家研制新型“时空波包”激光束 能够以相同速度穿越不同的介质 来源：cnBeta， 江苏激光联盟转载
经典物理规则写道：光在不同介质中以不同的速度传播 ， 且在密度较大材料中的速度会变慢 。 以某个经典的基础实验为例 ， 当将勺子放入水中时 ， 与空气不同的折射率 ， 会让我们看到勺子“被弯折”的视觉效果 。 斯涅尔定律（Snell's law）指出 ， 因为光在水中的传播速度比在空气中要慢 ， 才会发生这种折射现象 。
（来自：University of Central Florida）
本文插图
然而让我们感到惊讶的是 ， 佛罗里达中央大学的研究团队 ， 已经研制出了一种违背经典物理学理论的新型激光束 。
除了上面提到的斯涅尔折射定律 ， 新研究还无视了光总是走最短路径的费马原理（Fermat's Principle） 。
研究配图 - 1：时空波包的动态折射
本文插图
研究一作 Ayman Abouraddy 表示 ， 新型激光束具有普通激光束无法共享的独特性质 ， 对光通信技术也有着重大的意义 。
时空波包（Spacetime Wave Packets）允许光脉冲以相同的速度穿越不同介质 ， 甚至在密度更大的材料中一反常理地加快速度 。
研究配图 - 2：法向入射时空波包的折射定律验证实验
本文插图
研究团队以航天器为例 ， 当其向深度相同、但距离不同的两艘潜艇发送光编码消息时 ， 通常信息会先抵达较近的子节点 。 但利用“时空波包”的特性 ， 可让光脉冲同时“恰到好处”地抵达两个子节点 。
尽管听起来与物理学的某些基础定律相矛盾 ， 但研究团队强调称 ， 它实际上仍遵循狭义相对论 。 因为这项技术并未扰乱光本身的振荡（波粒二象性） ， 而是对光脉冲的峰值传播速度加以控制 。
研究配图 - 3：折射定律得到证实
本文插图
为实现这一点 ， 研究团队借助了一种被称作‘空间逛调制器’（Spatial Light Modulator）的设备 ， 以在空间和时间上交织其特性 。
研究合著者 Basanta Bhaduri 补充道：“时空折射（Space-time Refraction）违背了我们对费马定理的预期 ， 但为光流和其它波动现象的塑造创造了新的机会” 。
研究配图 - 4：时空波包在斜入射时的折射
本文插图
有关这项研究的详情 ， 已经发表在近日出版的《自然光子学》（Fermat's Principle）期刊上 。
【科学|科学家研制新型“时空波包”激光束 能够以相同速度穿越不同的介质】北京联盟_本文原题为《Anomalous refraction of optical spacetime wave packets》 。
推荐阅读
- 科学|世界本来没有颜色？科学家发现大脑中的“调色板”机制
- 科学|在太空中，免疫系统是否有影响？
- 科学|为什么没有人被暗物质杀死？
- 科学,黑洞|满怀期待，第一张黑洞视界照片！
- 科学,NASA|56年前的NASA航天器将坠落地球 不会构成威胁
- 科学|既然所有的生命都要死亡，那么生命的意义是什么？
- 科学|中国将发射超强卫星，功能领先多国，将于明年发射
- 科学|哈勃：出现宇宙碰撞之前！“仙女银河”外围已撞上，影响地球吗？
- 科学|中子的寿命到底有多长？多种方法试错，谜题亟待解决！
- 科学|谁来保证阿波罗宇航员可以安全地登陆月球表面？