Les physiciens cassent la vitesse de la lumière par des impulsions à l’intérieur du plasma chaud

Un photon de lumière se déplace dans des eaux douces sous vide à environ 300 000 kilomètres (186 000 miles) par seconde. Cela limite considérablement la vitesse à laquelle un murmure d’informations peut voyager n’importe où dans l’univers.

Bien qu’il soit peu probable que cette loi soit jamais enfreinte, certaines caractéristiques de la lumière ne suivent pas les mêmes règles. Les manipuler n’accélérera pas notre capacité à voyager vers les étoiles, mais cela pourrait nous aider à ouvrir la voie à une toute nouvelle classe de technologie laser.

Les physiciens jouent dur et rapidement avec la vitesse maximale des impulsions lumineuses depuis un certain temps, les accélérant et même les ralentissant jusqu’à une position hypothétique fixe en utilisant divers matériaux tels que Gaz atomiques froidsEt le Cristaux de réfraction, Et le Fibre optique.

Cette fois, des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory en Californie et de l’Université de Rochester à New York les ont exécutés à l’intérieur d’essaims chauds de particules chargées, ajustant la vitesse des ondes lumineuses à l’intérieur du plasma à environ un dixième du vide habituel de la lumière. . Vitesse à plus de 30 pour cent Plus rapide.

C’est plus – et moins – impressionnant qu’il n’y paraît.

Pour briser le cœur de ceux qui espèrent nous conduire à Proxima Centauri et remonter le temps pour le thé, ce voyage ultra-illuminé s’inscrit dans les lois de la physique. Pardon.

La vitesse d’un photon est maintenue en place par le tissage de champs électriques et magnétiques appelés électromagnétisme. Il ne peut pas contourner cela, mais les impulsions de photons à des fréquences étroites sont également encombrées de manière à créer des ondes régulières.

La montée et la chute rythmiques de groupes entiers d’ondes lumineuses se déplacent à travers les objets à une vitesse décrite Vitesse du groupeC’est une «onde ondulatoire» qui peut être modifiée pour la ralentir ou l’accélérer, selon les conditions électromagnétiques de son environnement.

En enlevant les électrons du flux d’ions d’hydrogène et d’hélium à l’aide d’un laser, les chercheurs ont pu modifier la vitesse du groupe d’impulsions lumineuses transmises à travers eux via une deuxième source de lumière, et freiner ou les simplifier en ajustant le rapport de gaz. et forcer les caractéristiques de l’impulsion à changer de forme.

L’effet global était dû à la réfraction des champs de plasma et à la lumière polarisée du laser primaire utilisé pour les décaper. Les ondes lumineuses individuelles étaient toujours proches de leur rythme habituel, alors même que leur danse collective semblait s’accélérer.

D’un point de vue théorique, l’expérience permet de matérialiser la physique du plasma et de placer de nouvelles limites sur la précision des modèles actuels.

En termes pratiques, c’est une bonne nouvelle pour les technologies de pointe qui attendent sur les ailes des indices sur la façon de contourner les obstacles pour les transformer en réalité.

Le laser serait le plus grand gagnant ici, en particulier la variété incroyablement puissante. Les lasers de la vieille école sont basés sur des matériaux optiques à semi-conducteurs, qui ont tendance à s’user avec une puissance accrue. L’utilisation de flux de plasma Amplifier ou modifier les propriétés de la lumière permettrait de surmonter ce problème, mais pour en tirer le meilleur parti, nous devons vraiment modéliser ses propriétés électromagnétiques.

Ce n’est pas un hasard si le Lawrence Livermore National Laboratory tient à comprendre la nature optique du plasma, abritant certains des laboratoires les plus étendus au monde. Superbe technologie laser.

Des lasers plus puissants sont nécessaires pour une multitude d’applications, de l’augmentation des accélérateurs de particules à l’optimisation Technologie de fusion propre.

Cela ne nous aidera peut-être pas à nous déplacer plus rapidement dans l’espace, mais ce sont précisément ces découvertes qui nous accéléreront vers l’avenir dont nous rêvons tous.

Cette recherche a été publiée dans Lettres d’examen physique.