Verdrehte Physik: Wissenschaftler erstellen leichtere Knoten

Wie Sie Ihre Schnürsenkel oder elektrischen Leitungen kann Licht in Knoten verdreht. Jetzt haben Wissenschaftler eine computergesteuerte Hologramm und der theoretischen Physik verwendet, um einen Lichtstrahl in Brezel Formen zu verwandeln.

Die verdrehte Feat führte nicht nur zu einige ziemlich coole Bilder, aber die Ergebnisse haben Auswirkungen auf zukünftige Lasergeräte, sagen die Forscher.

"In einen Lichtstrahl, der Fluss von Licht durch den Raum ähnlich wie Wasser fließt in einem Fluss ist", sagte der leitende Forscher Mark Dennis von der University of Bristol in England. Obwohl das Licht von etwas wie ein Laser-Pointer in einer geraden Linie bewegt, kann auch in wirbelt fließen und wirbeln, Dennis erklärt.

Diese Wirbel des Lichts werden optische Wirbel genannt. Entlang der Wirbel erreicht die Intensität des Lichts Null, oder gar kein Licht.

"Das Licht überall um uns herum ist gefüllt mit diesen dunklen Linien, obwohl wir sie nicht sehen können", sagte Dennis. "Unsere Arbeit dreht sich eigentlich dunkle Filamente innerhalb des Lichtstrahls in Knoten."

Die Forscher wussten, dass diese optische Wirbel mit Hologrammen, die den Fluss von Licht direkt erstellt werden konnte. Mithilfe von sogenannten geädert Knotentheorie ein Zweig der abstrakten Mathematik inspiriert von alltäglichen Knoten, Dennis und seine Kollegen erstellt kundenspezifische Hologramme und reflektiert einen regelmäßige Laserstrahl von ihnen.

"Das Hologramm wirkt wie ein Filter für eingehende Licht, ähnlich dem Glasfenster in einer Kirche," Dennis sagte LiveScience. "Nachdem man durch ein Buntglasfenster, hat das Licht auf das Muster der Farben des Fensters übernommen." Aber es einen Unterschied gibt: "Während das Bleiglasfenster Farbe manipuliert, manipuliert das Hologramm die Phase der Lichtwelle."

Also ändert jeden Punkt auf dem Hologramm, wie eine kleine Glasscheibe Fensterglas, den Punkt der Welle Zyklus in diesem Teil des Lichtstrahls. Sie schufen ein Hologramm, das die Phase des Lichts ändern würde, so dass es sich um einen dunklen Knoten floss.

Das Team gescannt dann eine Kamera durch Laser-Bereich, Bilder der Knoten zu bekommen. (Ein Computerprogramm angewendet, bevor das Team das Hologramm im Wesentlichen machte das Feld um den dunklen Knoten erstellt hatte erscheinen hell.)

Ihre Ergebnisse, detaillierte Online-17. Januar in der Fachzeitschrift Nature Physics, sind "Premieren" für ein paar Gründe. Während so genannte Knoten Theoretiker mathematische Gleichungen ähnlich dunkle Knoten studiert haben, erstellt die neue Forschung diese Knoten mit mathematischen Funktionen, die Regeln zur Vermehrung Licht gefolgt. Darüber hinaus produziert im Gegensatz zu anderen dunklen Knoten erstellt, die sich mit anderen Knoten verwickelt worden, Dennis und seine Kollegen isolierende dunkle Knoten innerhalb des Lichtstrahls, sagte er.

"Für mich, es zeigt, wie Physiker bestehenden reinen Mathematik, wie z. B. Knotentheorie und finden es in physikalischer Phänomene manifestieren anpassen können", sagte Dennis. "Es zeigt auch, wie fein wir den Fluss und die Ausbreitung des Laserlichts mit Hologrammen steuern können. Dieses Maß an Kontrolle wird voraussichtlich finden Anwendungen in zukünftigen Lasergeräte."

Für diejenigen, die ihre eigenen Knoten zu machen sagte Dennis, alles, was Sie brauchen ist ihr Hologramm und einen Laserstrahl.

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