Физици възпроизведоха опита с двата процепа „в четвъртото измерение“

Преди повече от 200 години английският учен Томас Юнг провежда знаменития експеримент, при който насочва сноп светлина към екран с два процепа и получава интерференция на светлината. В новата версия на експеримента с двойния процеп физиците са заменили процепите в екрана с „процепи“ във времето (времеви процепи) – и откриха нов вид интерференционна картина. Експериментът разкрива нов аспект на класическия експеримент, който доказва вълновата природа на светлината, както и нови възможности за създаване на оптични устройства.

Екип от учени от Обединеното кралство, Германия и САЩ насочи инфрачервен лъч към повърхност, изработена от стъкло и злато и покрита с тънък слой индиево-калаен оксид. При нормални условия този слой е прозрачен за инфрачервените лъчи. Но ако се използва втори лазер за възбуждане на електроните в материала, оптичните му свойства се променят.

Учените са поставили оптичен сензор зад тази повърхност, която в този случай играе ролята на екрана на Юнг, и са я облъчили да два ултракъси импулса с интервал от няколко десетки фемтосекунди (квадрилиони от секундата). По този начин, за тези съвсем кратки периоди от време екранът на два пъти се превръща в огледало. Това означава, че светлината може да преминава само в определени моменти в бърза последователност. Оказа се, че в този случай формата на вълната от монохромна става много по-сложна. Интересно е и друго – вместо да се появят светли и тъмни ивици, времевите промени се проявяват като промени в честотата – тоест, в цвета на светлинните лъчи. И още, степента на промяната на цвета зависи от това, колко бързо тази повърхност-екран може да променя своята отразяваща способност.

Ако повърхността бъде превърната в огледало само веднъж, интерференцията изчезва и не се появява. Това е в съответствие с класическия експеримент на Юнг, при който интерференционната картина изчезва, ако светлината премине само през един процеп, съобщава Nature.

Резултатите от този експеримент показват също, че за възбуждането на индиево-калаевия оксид са необходими по-малко от 10 фемтосекунди – много по-малко от теоретично очакваното. Това откритие би могло да доведе до появата на устройства, които отразяват сигналите назад във времето, сякаш даден аудиозапис се възпроизвежда на обратно.

„Нашият опит е една отлична демонстрация на вълновата физика и показва как различни явления като интерференцията могат да бъдат пренесени от сферата на пространството в сферата на времето“, отбелязват изследователите за изданието Conversation. „Опитът ни помогна също така в подфоброто разбиране на материалите, които управляват поведението на светлината в пространството и времето. Това би могло да се приложи в областта на обработката на сигнали и може би дори в оптичните компютри“.