Лампочка станет инструментом исследования общей теории относительности

Физики создали ускоряющиеся искривленные лучи света при помощи лампы накаливания. Эти лучи могут пригодиться для моделирования процессов в экстремальных гравитационных полях, а также для того, чтобы манипулировать отдельными атомами и придавать форму плазменным каналам. Статья с результатами опубликована в Physical Review X.

В обычной ситуации мы представляем, что лучи света движутся по прямым линиям. Однако общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что на самом деле они двигаются по геодезическим линиям — кратчайшим линиям, соединяющим две точки, которые только в плоском пространстве всегда совпадают с прямыми. Ученые уже придумали несколько экспериментальных установок, в которых свет вынужден двигаться по искривленным траекториям, что можно использовать в качестве модели движения вблизи массивных тел в рамках общей теории относительности (ОТО).

В новой работе физиков из Техниона в Израиле комбинируются два изгибающих свет явления: одно связано с распространение в искривленном пространстве, как в ОТО, другое — с сохранением формы ускоряющихся волновых пакетов определенного вида (лучи Эйри), что было установлено методами оптики. Такие волновые пакеты самопроизвольно отклоняются от первоначального направления распространения и описывают параболу — траекторию как у свободного тела, ускоряющегося в поле тяжести. Таким образом, группа Мордехая Сегева стала первой, кому удалось получить ускоряющиеся лучи в искривленном пространстве.

Изогнутым волноводом в новом эксперименте стала половина 6-сантиметровой лампочки накаливания. Физики направляли в него ускоряющийся волновой пакет специфической формы. Ученые отследили траекторию луча, которая отличалась от кратчайшей геодезической, как и предсказывало моделирование. Авторы отмечают, что этот феномен — результат взаимодействия интерференционных эффектов и искривленной геометрии пространства, в котором луч вынужден распространяться.