;
Наука 28 апреля 2022

Ученые предложили пересмотреть основы квантовой физики и показали, где они не работают

Далее

Группа физиков во главе с Михаэлем Лобетом, научным сотрудником Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS), и Эриком Мазуром, профессором физики и прикладной физики Балкански в SEAS, пересмотрела основы квантовой физики с точки зрения импульса. Они исследовали, что происходит, когда импульс света уменьшается до нуля.

Авторы новой работы создали метаматериалы с нулевым индексом и предлагают новое понимание основ квантовой механики.

С момента зарождения квантовой физики движение света и его взаимодействие с объектами описывали математически, через призму его энергии. В 1900 году Макс Планк использовал энергию, чтобы объяснить, как нагретые объекты излучают свет. Это стало основополагающим исследованием в области квантовой механики. В 1905 году Альберт Эйнштейн использовал энергию, когда ввел понятие фотона.

Любой объект с массой и скоростью обладает импульсом — от атомов до пуль и астероидов, — и импульс может передаваться от одного объекта к другому. У пистолета есть отдача, которая образуется при выстреле, потому что импульс пули передается пистолету. 

В микроскопическом масштабе атом отскакивает, когда он излучает свет, так как ему передался импульс от фотона. Атомная отдача, впервые описанная Эйнштейном, — это фундаментальное свойство, которое управляет излучением света.

Но спустя столетие после Планка и Эйнштейна появился новый класс метаматериалов, из-за которого эти фундаментальные явления перестают быть такими очевидными. У новых метаматериалов есть показатель преломления, близкий к нулю. Это означает, что когда свет проходит через них, он не распространяется как волна. Вместо этого волна растягивается до бесконечности, создавая постоянную фазу. Когда это происходит, многие из типичных процессов квантовой механики перестают работать, включая атомную отдачу.

Так происходит, потому что в этих метаматериалах волновой импульс света становится равным нулю, и когда волновой импульс равен нулю, происходят странные вещи, заявили авторы.

«Фундаментальные радиационные процессы не происходят в трехмерных материалах с почти нулевым индексом», — говорит Михаэль Лобет, научный сотрудник Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS). «Как видно, эта работа ставит под сомнение фундаментальные законы квантовой механики».

Читать далее:

Посмотрите в прямом эфире, как астероид размером с автобус приближается к Земле             

Астрономы нашли планету недалеко от Земли: у нее очень странная орбита

За ней охотились столетиями: что нам известно о планете Вулкан рядом с Солнцем