Fyzikům se již podařilo prokázat zrychlení světelných paprsků na rovných površích, kde zrychlení způsobilo, že paprsky sledovaly zakřivené cesty. Nový experiment však posunul hranice toho, co lze v laboratoři ukázat. Fyzici jako první demonstrovali zrychlení světelného paprsku v zakřiveném prostoru. Namísto pohybu po geodetické dráze (nejkratší cesta na zakřivené ploše) byl paprsek odkloněn od dráhy v důsledku zrychlení.
Studie, publikovaná v časopise Physical Review X, „otevírá dveře nové oblasti výzkumu zrychleného paprsku. Doposud bylo zrychlení paprsků studováno pouze na médiu s plochou geometrií, jako je plochý volný prostor nebo ve vlnovodech. V tomto článku sledovaly optické paprsky zakřivené cesty ve zakřiveném médiu, “říká Anatoly Patsik, fyzik z Izraelského technologického institutu.
Úspěšný experiment, který provedli fyzici na Izraelském technologickém institutu, Harvardské univerzitě a Harvardově-Smithsonovském astrofyzikálním centru, zvýší výzkumný potenciál pro další laboratorní studium jevů, jako je gravitační čočka. Provedením takových experimentů v laboratoři budou vědci schopni studovat jevy předpovídané Einsteinovou teorií obecné relativity za pečlivě kontrolovaných podmínek.
Vědci nejprve urychlili laserový paprsek tím, že ho odrazili od modulátoru prostorového světla určeného k modulaci amplitudy, fáze nebo polarizace světelných vln. Odraz paprsku od tohoto zařízení vtiskne specifické vlnoplochy na paprsek, který se zrychluje při zachování jeho tvaru. Vědci pak namířili zrychlený laser do vnitřku žárovky, která byla natřena tak, aby rozptýlila světlo a zviditelnila ji vědci.
Vědci pozorovali, že při pohybu uvnitř lampy paprsek odklonil trajektorii od geodetické linie. Porovnáním tohoto pohybu s paprskem, který se nezrychlil, zjistili, že když nedochází k akceleraci, paprsek bude následovat čáru.
Tento výzkum by mohl být výchozím bodem pro budoucí výzkum jevů, které spadají pod Einsteinovu obecnou teorii relativity. Patsik uvedl, že „Einsteinovy rovnice obecné relativity určují mimo jiné vývoj elektromagnetických vln v zakřiveném prostoru. Ukazuje se, že vývoj elektromagnetických vln v zakřiveném prostoru podle Einsteinových rovnic je ekvivalentní šíření elektromagnetických vln v materiálním prostředí, které je popsáno elektrickou a magnetickou susceptibilitou, která se může měnit v prostoru. ““
Tento experiment by měl dát podnět k rozvoji výzkumu na téma gravitačních čoček a Einsteinových prstenů, gravitačního modrého nebo červeného posunu a mnoho dalšího. V budoucnu vědci plánují studovat, zda se plazmatické paprsky (ve kterých plazma osciluje namísto světla) mohou také zrychlit v zakřiveném prostoru.
Ilya Khel
Propagační video: