350 yıllık teori ışığın özellikleri arasındaki ‘derin’ ilişkiyi ortaya koyuyor

Hollanda doğumlu Christian Huygens Belki de adını hiç duymadığınız en ünlü fizikçilerden biridir. On yedinci yüzyılın sonlarındaki çalışmaları evrenimizin somut ve soyut alanlarını içeriyordu: ışığın doğası ve hareket eden cisimlerin mekaniği.

Pek çok katkısı arasında Huygens, ışığın dalga teorisini öne sürdü. Fiziksel optikIşığın girişimi, kırınımı ve polarizasyonuyla ilgilenen bir bilim dalıdır. Ayrıca ilkini icat etti sarkaç; En doğru zaman tutma cihazı yaklaşık 300 yıl önce, Sanayi Devrimi sırasında mevcuttu.

Görünüşte birbirinden farklı olan bu iki optik ve optik alanı arasında çok az bağlantı kurulmuştur. Klasik mekanik – şimdiye kadar.

New Jersey’deki Stevens Teknoloji Enstitüsü’nden bir çift fizikçi, Huygens’in sarkaç üzerine 1673’te yayınlanan ufuk açıcı çalışmasını yeniden inceledi ve onun 350 yıllık mekanik teorisini kullanarak en tuhaf ve en temel unsurlar arasındaki bazı yeni bağlantıları ortaya çıkardı. . , ışığın özellikleri.

“Bu ilk çalışmayla, mekanik kavramları uygulayarak optik sistemleri tamamen yeni bir şekilde anlamanın mümkün olduğunu açıkça gösterdik.” o diyor Fizikçi Xiaofengqian.

Qian ve Stevens Enstitüsü’nden meslektaşı Misagh Izadi, hesaplamalarında ışığın iki özelliğini göz önünde bulundurdu: polarizasyon ve klasik veya kuantum olmayan dolaşıklık olarak bilinen bir korelasyon biçimi.

Bu iki özellik garipliği yansıtıyor Işığın dualitesi Bu, evrenimizin her cebine nüfuz ediyor. Kuantum anlamında ışık, tüm madde türleri gibi, uzayda dalgalanan dalgalar olarak tanımlanabilir, ancak aynı zamanda tek bir noktada konumlanmış ayrı parçacıklardır.

Ancak bu yalnızca kuantum olgusu değil. Dişlilerin, yayların ve saatlerin tik taklarından oluşan klasik dünyada, ışık dalgaları, uzayda sürekli değişen ilerlemeleriyle ilişkili özelliklere sahip, soyut bir okyanustaki fiziksel dalgalar gibi yükselir ve alçalır.

“Işığın bazen dalga, bazen de parçacık gibi davrandığını bir yüzyıldan fazla süredir biliyoruz, ancak bu iki çerçeveyi uzlaştırmanın son derece zor olduğu ortaya çıktı.” dedi Qian.

“Çalışmamız bu sorunu çözmüyor; ancak dalga ve parçacık kavramları arasında yalnızca kuantum düzeyinde değil, klasik ışık dalgaları ve nokta-kütle sistemleri düzeyinde de derin bağlantılar olduğunu gösteriyor.”

Dolaşıklık genellikle bir kuantum olgusudur ve basitçe nesnelerin özelliklerindeki korelasyonları tanımlar.

Parçacıklar için bu, elektronların dönüşü, momentum veya bir çift fotonun konumu olabilir. Bir parçacığın bu özelliklerinden biri hakkında bir şeyler bilmek, size diğerinin aynı özelliği hakkında bir şeyler söyler.

Klasik dolaşıklık aynı zamanda bir nesneyi ölçmeden önce kararsız doğasını dikkate almaya gerek kalmadan bazı korelasyonları da tanımlar.

kutuplaşma Yukarı ve aşağı veya sola ve sağa salınan bir ışık dalgasının yön özelliğidir. Işık ışınını oluşturan enerji paketleri olan fotonlar gibi parçacıklar da polarize edilebilir.

Bir ışık dalgası salınıyorsa sarkaç da salınıyordu; Qian ve Izadi, ilkinin özelliklerini tanımlamak için ikincisinin mekaniğini kullanabileceklerini düşündüler.

Qian, “Temel olarak, optik sistemi mekanik bir sistem olarak görselleştirebileceğimiz ve daha sonra iyi kurulmuş fiziksel denklemler kullanarak tanımlayabileceğimiz şekilde çevirmenin bir yolunu bulduk” dedi. Açıklıyor.

Tipik olarak klasik mekanik, sarkaçlar ve gezegenler gibi büyük fiziksel nesnelerin hareketini tanımlamak için kullanılır. Örneğin, Huygens Paralel eksen teorisi Kütleler ve momentumları arasındaki ilişkiyi açıklar.

Qian ve Izadi, ışığı Huygens’in paralel eksen teoreminin uygulanabileceği mekanik bir sistem olarak tasarladılar ve “derin” bir ilişki buldular: Bir ışık dalgasının polarizasyon derecesi, yakın zamanda tanınan bir özelliğin derecesi ile doğrudan ilişkiliydi. vektör uzayı dolaşıklığı.

Qian ve Izadi’nin hesaplamaları, biri yükseldiğinde diğerinin düştüğünü gösteriyor, bu da dolaşma seviyesinin doğrudan kutuplaşma seviyesinden çıkarılmasına olanak tanıyor ve bunun tersi de geçerli.

Qian, “Sonuçta bu araştırma, görünürde ilgisiz fiziksel yasalar arasındaki temel, temel bağlantıları tanımamıza olanak tanıyarak dünyayı anlama şeklimizi basitleştirmeye yardımcı oluyor” dedi. o diyor.

Çalışma şu tarihte yayınlandı: Fiziksel inceleme araştırması.