物理學家發現新的光源型態

作者 | 發布日期 2016 年 05 月 19 日 14:28 | 分類 科技教育 , 科技趣聞 , 能源科技 follow us in feedly

我們對光還能有更多想像嗎?《BUSINESS INSIDER》報導,最新發表在《Science Advances》期刊的文章顯示,物理學家已經觀察到一種全新的光源型態,這項發現將可能完全改變人們對電磁波頻譜的認知。



光,是物理學中被研究最透徹的事物之一,但這篇期刊卻說明了,它依舊能為人們帶來新的驚奇。

角動量(angular momentum)是測量光的性質一種方式,意味著測試光束旋轉的速度有多快。先前,物理學家認為,角動量只能是一個定值,也就是所謂的普朗克常數,但研究人員卻發現一種全新光的型態,其角動量,僅有普朗克常數值一半。

一個不在預期內的角動量聽起來好像不是什麼大事,其意義卻很巨大。物理學家 Paul Eastham 指出,這項研究成果最讓人興奮的是,就連過去物理學對光的特性的既有認知,也能被改變。

 

什麼是角動量

簡言之,角動量也就是測試一道光束旋轉多少。物理學家 John Donegan 指出,角動量是測試東西旋轉的程度,就拿光束來說,儘管發出光束的路徑是直線,但在此同時,它也是繞著軸線旋轉。所以當一道光從鏡子來到你的眼睛,每個光子都會稍稍轉動你的眼睛。

在物理學的研究上,這是一項大家熟知的概念,在最新的研究出爐之前,物理學家都認為,光的角動量值會小於普朗克常數是不可能的。

 

Science Advances 的實驗

來看看 Science Advances 的實驗。研究人員讓光束穿越一組晶體,壓縮光束成旋轉的空心圓柱體狀。通常,被稱之為量子效應的現象,會讓角動量出現一些波動,但角動量還是會是一個定值,這是為什麼,當物理學家測量光束角動量時,發現它竟然只有普朗克常數一半時,會顯得如此震驚。

當然,在真正開始運用這全新型態光源前,科學家還有許多研究要完成。不過,值得期待的是,這項新發現可能將是未來人類能有更快速且更安全網路連線的一項重大關鍵。

Eastham 以信件回應指出,我們研究這項新發現最首要目的是為了科學發展,接著是新型態光源能有什麼樣的應用。要預測新發現在未來幾年具潛力的應用,向來不是一件容易的事。然而,基於目前我們的電信通訊幾乎都是基於光的發展,我們這項對於光的基礎特性的新發現,將可望運用在電信通訊上。

(圖片來源:By Zouavman Le Zouave (自己的作品) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons)

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