Материал, рассеивающий свет, например матовое стекло или тонкий туман, заставляет свет двигаться медленнее, чем если бы на его пути не было никакого материала. Математическая формула для расчёта этой задержки времени имеет действительную часть, которая хорошо изучена, и менее известную мнимую часть.
«Мнимая задержка времени долгое время игнорировалась и считалась ненаблюдаемой с физической точки зрения», — говорит Изабелла Джованнелли из Университета Мэриленда. Но она и её научный руководитель Стивен Энлейдж измерили эту абстрактную величину, зафиксировав соответствующий сдвиг частоты в рассеянных световых импульсах [1].
Действительная часть задержки времени наблюдалась во многих экспериментах, особенно в установках со «медленным светом», где световые импульсы могут эффективно улавливаться внутри рассеивающей среды (см. Focus: Light Nearly Stopped in a Waveguide). В отличие от этого, мнимая часть оставалась в сфере математики. Однако теоретические работы 2016 года показали, что мнимая задержка времени может быть связана с потенциально наблюдаемым сдвигом частоты [2].
Джованнелли и Энлейдж обнаружили этот сигнал в системе, где ожидался большой сдвиг частоты. В качестве заменителя рассеивающей среды они использовали микроволновую схему с кольцевым графом, который представляет собой простой резонатор, часто используемый в качестве фильтра или переключателя. Исследователи пропустили через резонатор микроволновые импульсы с частотой 5 ГГц и узкой полосой пропускания 5 МГц и зафиксировали сдвиг в 0,48 МГц в центральной части импульсов. Этот сдвиг хорошо согласовался с теоретическими предсказаниями.
Исследователи планируют искать подобные сдвиги в более сложных импульсах, где измерения мнимой задержки времени могут дать представление о влиянии рассеивающих сред на сигналы оптической связи, говорит Джованнелли.
Майкл Ширбер
Майкл Ширбер — ответственный редактор журнала Physics Magazine, базируется в Лионе, Франция.
[1], [2] — ссылки на источники, которые не были переведены, так как они являются частью гиперссылок в оригинальном тексте.