据美媒4月4日报道,人们常说,没有什么能比光速更快,但这一宇宙速度极限仅适用于携带信息或具有质量的粒子。黑暗——即光子的简单缺失——既不携带信息也没有质量,一项新实验证实了一个有50年历史的假设:黑暗的传播速度可以超过每秒299,792,458米(即约每秒299,792.458公里)。研究人员通过分析极化激元(其传播速度比真空中的光速慢约100倍)单个波长内的“暗点”,证实了这一物理学事实。
人们常说没有什么能比光速更快,但从技术层面讲这并不准确。正如阿尔伯特·爱因斯坦在1905年最初指出的,信息不能以超过光速的速度传播,但既无质量又无信息的东西从技术上讲可以突破这一宇宙速度极限,比如“黑暗”本身。
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当然,一个国际科研团队(由以色列海法以色列理工学院的研究人员领导)不会直接去测量“黑暗”(即光子的缺失)。相反,他们依靠光波内的“暗点”。你可以把这些点想象成波结构中的微小空洞,那里的振幅降至零,这也是它们常被称为光波中的“零点”或“零值点”的原因。它们是嵌入光场中的完全黑暗的点。这些暗点会形成所谓的漩涡,作者将这种现象描述为类似于河流中的漩涡超越水流本身,其速度从技术上讲是超光速的(即比光速快)。研究结果发表在《自然》杂志上。
作者写道:“理论早就预测,光学奇点可以表现出超光速运动,特别是在接近其产生或湮灭的时刻,此时它们的速度可能变得无界。我们以深亚波长空间分辨率和深亚周期时间分辨率监测光学相位奇点的超快动力学,揭示了它们在湮灭事件附近的加速现象。”
证明黑暗能超越光速并非易事,需要一套独特的显微镜系统。研究人员利用这套先进的激光装置,结合专门的光电机械系统,以高度精确的空间和时间分辨率收集数据。此外,该实验还依赖于一片薄六方氮化硼薄片——在这种材料中,光会转变为被称为极化激元的“光声波”。这种准粒子本质上是光与物质的混合体,它能将光速降低到真空中的光速的约百分之一(但仍比声速快得多)。正是在这种状态下,“暗点”漩涡被观察到超越了光速。
“我们的发现揭示了所有类型波(从声波和流体流动到超导体等复杂系统)所共有的自然普遍规律,”该研究资深作者、以色列理工学院的伊多·卡米纳在新闻声明中表示,“我们相信,这些创新的显微镜技术将使我们能研究物理学、化学和生物学中的隐藏过程,首次揭示自然在其最快和最难以捉摸的时刻的行为。”
(原文标题:Scientists Just Discovered There’s Actually Something Faster than the Speed of Light)
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