کشف فرم تازه ای از نور؛ امید به جهشی بزرگ در فناوری های ارتباطی

گروهی از دانشمندان علم فیزیک به تازگی موفق به مشاهده شکل تازه ای از نور شده اند که می تواند به طور اساسی دیدگاه ما را درباره طیف های الکترومغناطیسی تغییر دهد. نور یکی از شناخته شده ترین پدیده های طبیعت به شمار می رود، اما به نظر می رسد هنوز هم شگفتی های فراوانی در خود نهفته دارد.

یکی از ویژگی های قابل اندازه گیری نور، ممان زاویه ای (angular momentum) آن است که وضعیت حرکت دورانی شعاعی از یک پرتو تابیده شده را تشریح می کند. تا پیش از این تصور می شد که ممان زاویه ای نور تنها می تواند ضریبی صحیح از یک عدد مشخص، مشهور به ثابت پلانک، باشد. اما محققین به تازگی موفق به کشف فرم تازه ای از نور شده اند که ممان زاویه آن درست به اندازه نیمی از ثابت پلانک است.

شاید ممان زاویه ای غیرعادی برای یک شعاع نور چندان هم هیجان انگیز نباشد، اما نتایجی که از این کشف حاصل می شود بسیار بزرگ خواهد بود. فیزیکدانی با نام پال ایستهم (Paul Eastham) که عضو تیم تحقیق است، در این باره می گوید: «از دیدگاه من هیجان انگیزترین حقیقت در مورد کشف جدید این است که حتی مقوله ای ثابت و بدیهی چون ممان زاویه ای نور هم می تواند دستخوش تغییر شود.»

اما ممان زاویه ای یا تکانه دورانی چیست؟

به بیان ساده، این کمیت نحوه حرکت دورانی یک جسم حول یک نقطه مشخص را تشریح می کند. در مورد نور، سیر یک شعاع مشخص از آن در یک خط مستقیم نیز می تواند نوعی حرکت دورانی به حول محور خود باشد. بنابراین هر فوتونی از نور که از سمت آینه به چشم شما می رسد، کمی آن را دچار پیچش می سازد.

فرضیه فوق تا به امروز قطعی و خدشه ناپذیر تصور می شد. به عبارتی، هیچ دانشمندی باور نداشت که تکانه زاویه ای شعاعی از نور بتواند کمتر از ثابت پلانک باشد. تا این که انجام یک آزمایش همه این باورها را تغییر داد.

در طی این آزمایش دانشمندان یک پرتو از نور را از تعدادی کریستال عبور دادند تا به صورت فشرده وارد یک سیلندر خلاء دوران کننده شود. به طور معمول در این حالت پدیده ای طبیعی با عنوان "اثرات کوانتومی" (quantum effect) سبب می شود که تکانه زاویه ای پرتوی نور دچار نوسان مختصری شود، اما در هر حال باز هم عددی ثابت باقی می ماند. با این وجود وقتی محققین ممان زاویه ای پرتوی مورد اشاره را اندازه گرفتند، با تعجب دریافتند که مقدار آن نیمی از ثابت پلانک است.

یافته های جدید هنوز نیاز به بررسی و آزمایش بیشتر دارد، اما اگر ویژگی های این فرم تازه نور به اثبات برسد، ممکن است روزی منجر به توسعه اینترنتی سریع تر و ایمن تر شود.

دکتر ایستهم معتقد است که اولویت اول تیم آنها بعد از این کشف، یافتن کاربردهای آن است. از آنجا که تمام سیستم ارتباطی میان انسان ها در نقاط مختلف دنیا بر پایه نور بنا شده، بنابراین هر یافته ای در این زمینه می تواند به جهشی مهم منجر شود.