Исследователи показали рой фотонов, которые «кувыркаются» в одном месте

Фотоны в вакууме могут иметь векторы орбитального углового момента, направленные в сторону под углом 90 градусов к направлению распространения, доказали профессор Университета Мэриленда Говард Милчберг и его исследовательская группа, 5 мая сообщает phys.

В физике есть два вида вращательного движения: спиновое и орбитальное. Это иллюстрирует движение Земли в солнечной системе; ежедневное вращение Земли на 360 градусов вокруг своей оси — это вращение вращения, а ежегодное вращение Земли вокруг Солнца — это орбитальное вращение.

Величина в физике, определяемая для описания такого движения, — это угловой момент (AM). Для частиц света в лазерных лучах — фотонов — присутствуют эти два вида AM. У фотонов есть вращение, но они не вращаются вокруг своей оси; вместо этого спиновый угловой момент (SAM) возникает из-за вращения электрического поля фотона, и SAM может указывать только вперед или назад относительно направления луча.

Фотоны в лазерных лучах также могут иметь орбитальный угловой момент (OAM). Самый простой лазерный луч, в котором фотоны имеют OAM, — это пучок бублика: если направить такой луч на стену, он будет выглядеть как яркий бублик или кольцо с темным центром. Вектор OAM также указывает вперед или назад, и OAM одинаков для каждого фотона в луче.

Есть множество потенциальных применений STOV. Например, сохранение AM, воплощенное в кувырках фотонов, может сделать лучи STOV устойчивыми к разрушению из-за атмосферной турбулентности, что может быть использовано для оптической связи в свободном пространстве.

Кроме того, поскольку фотоны STOV должны появляться в импульсах света, такие импульсы могут использоваться для динамического возбуждения широкого диапазона материалов или для их исследования способами, которые используют OAM и отверстие в бублике.

«Импульсы STOV могут сыграть большую роль в нелинейной оптике, где лучи могут управлять материалом, в котором они распространяются, что открывает новые возможности для фокусировки, управления и переключения лучей», — рассазал Мильхберг