Дослідники створюють чудовисько хвилі світла

Шляхетна газова турбулентність змушує лазерні промені зливатися в короткі спалахи світла

Знімки оптичної хвилі монстра. Хвиля виникає протягом сотої секунди без попередження і зникає так само швидко. © MBI
читати вголос

З океанів ви знаєте чудовисько хвилі - величезні, здавалося б, з нізвідки гори гір. Зараз дослідники також виробляють такі хвилі монстрів із світла. Певні турбулентності в благородній газовій камері дозволяють паралельним лазерним променям зливатися протягом короткого часу. Результатом є ізольовані спалахи світла, які вдесятеро сильніші за норму, як повідомляють дослідники у журналі "Physical Review Letters".

Будь то в погоді, в морських хвилях чи в межах окремих варіацій тварин і рослин: У природі багато чого слід нормальному розповсюдженню: екстремальні люди, що випадають вкрай рідко, посередність є, безумовно, найбільш поширеною. Але є винятки з цієї кривої дзвіночкової випадкової розподілу: Особливо в погоду деякі надзвичайно сильні та руйнівні події трапляються частіше, ніж слід стосовно слабких та середніх варіантів.

Прикладами таких виняткових явищ є несподівано сильні бурі, але також виникнення у морі так званих монстрових хвиль. Моряки століттями повідомляють про такі хвилі монстрів. Кораблі в океані дивують індивідуальні хвилі висотою понад 30 метрів. Тож круїзний корабель "МС Бремен" врятувався в лютому 2001 року лише при удачі 35-метрової хвилі монстрів біля берегів Південної Америки. Екстраполяція показала, що кожні 10 000 одиночних хвиль можуть бути такою виродковою хвилею. Однак, що саме їх викликає, поки що частково досліджено.

Легкі монстри злиття лазерних променів

П’ять років тому фізики випадково виявили, що подібне явище може статися навіть при поширенні світлових хвиль. У скляному волокні інтенсивність окремих хвиль також може набрякати, тоді з’являться невеликі яскраві плями вздовж шляху променя. Саймон Біркхолц з Інституту Макса Борна (MBI) у Берліні та його колеги з тих пір досліджують, як і коли виникають такі оптичні хвилі монстрів. Вони розробили власну спеціальну оптичну систему.

Лазер © MMCD

Дослідники проводять пучок паралельних лазерних променів високої інтенсивності через камеру з ксеноновим газом. За допомогою високошвидкісної камери вони стежать за тим, що відбувається. Як виявилося, певні турбулентності в газі можуть змусити окремі пучки пучка плавитися на короткий час. Принцип нагадує принцип океанських хвиль. Тому що навіть там дослідники підозрюють, що менші хвильові структури накладаються короткочасно, щоб вони набухали один одного. дисплей

Удесятеро сильніше норми

Як результат, спалахи видимого світла виникають неозброєним оком - легкі хвилі з надзвичайною інтенсивністю. Ці крайні спалахи світла - це ботаніки: до і після них промінь продовжується як нормально, ніби нічого не сталося. "Вони ізольовані в просторі та часі", - кажуть дослідники. Вони виділяються в найменшому просторі, коли газ поглинає фотони, створюючи тим самим короткочасну і локалізовану плазму.

Як повідомляють фізики, ці монстрові хвилі світла можуть бути навіть більш екстремальними, ніж їхні морські аналоги: Морські хвилі вже вважаються хвилями монстрів, коли вони перевищують значну висоту хвилі в два рази. Навпаки, в оптичній системі спалахи світла можуть бути навіть у десять разів сильнішими, ніж у звичайних світлових хвиль. (Фізичні оглядові листи, 2013; doi: 10.1103 / PhysRevLett.111.243903)

(Forschungsverbund Berlin eV, 30.12.2013 - НКО)