Большинство прозрачных материалов замедляют свет на очень маленькую долю секунды — такое изменение скорости приводит к изгибу света при переходе из одной среды в другую. Но чтобы действительно затормозить свет, нужны специальные материалы — например фотонные кристаллы или даже переохлажденные квантовые газы.
Свет, проносящийся сквозь пустоту космоса, движется с одной и только с одной скоростью - в районе 300 000 километров в секунду. Но если на его пути возникнет путаница электромагнитных полей, например тех, что окружают обычную материю, эта необыкновенная скорость начнет замедляться.
Иногда, правда, свет нужно замедлять — и вопросом того, как это сделать, недавно занялась небольшая команда зарубежных учёных. Их метод основан на так называемой электромагнитно-индуцированной прозрачности, когда с помощью лазерного обмана электроны манипулируют внутри газа, хранящегося в вакууме, превращая его из непрозрачного в прозрачный.
Это означает, что лазерный свет может проходить сквозь него, но из-за того, что им манипулируют, он также замедляется. Это делает его очень интересным для физиков, но такой подход также означает, что большая часть света и энергии теряется по пути.
Чтобы уменьшить эти потери и повысить эффективность всей системы, исследователи разработали новый материал для замедления света. Он представляет собой синтетическую двумерную структуру со свойствами, не похожими ни на какие другие в природе.
Метаповерхности, разработанные командой, сделаны из очень тонких слоев кремния (как современные компьютерные чипы) — он позволяет удерживать и высвобождать энергию гораздо лучше существующих вариантов.
Согласно результатам, полученным исследователями, в этой системе свет может быть замедлен более чем в 10 000 раз. При этом потери света снижаются более чем в пять раз по сравнению с другими аналогичными методами.
Конечным результатом всей этой сложной науки является улучшение контроля над тем, как проходит свет. Поскольку свет играет такую ключевую роль во всем, от широкополосного интернета до квантовых вычислений, у него есть множество потенциальных применений.
Это не единственный способ, который ученые нашли для дальнейшего замедления света, помимо естественного замедления, которое происходит в таких веществах, как вода, но его эффективность и масштабируемость делают его перспективным для дальнейшего изучения.