光无处不在,它是我们体验这个世界的基础。物理学家几百年来对光的研究,让我们有足够的信心认为对它已经有足够多的了解。但是自然界的事物总是喜欢隐藏自己,物理学家刚刚发现了一种新型光。这跟已知关于光和角动量的理论完全不同,此次的发现或许会从根本上改变我们对电磁波的理解。
当我们提到光的时候,颜色和波长是光广为人知的两个特征,但其实它还有一个鲜少被人知道性质,那就是角动量。角动量是测量光旋转了多少的物理量。一束光虽然径直地在空间中传播,但它也可以绕着轴线旋转。在清晨,当光从镜中反射到你的眼中时,每个光子都朝这边或那边极其微小的扭转了你的眼睛。如果你对角动量的概念还不是很了解,下面的视频可以很好的帮助你的理解哦。
直到今天,不管光以什么形式呈现,它都被假设有着整数的角动量,且其值为普朗克常数(描述量子大小的一个物理常数)倍数。但是,都柏林圣三一学院的研究人员发现了光的一种新形式——角度量为常数值的一半。图中A显示的实验装置,用来测量光的总角动量。LP:线性偏振镜,QWP:四分之一波片,BC:双轴晶体;DP:达夫棱镜;HWP:半波片;BS:分束器。图中B为输入光束的强度(灰度圈)和偏振(红色箭头)。
这个发现究竟意味着什么?光是物理学家最喜欢讨论的课题之一,也是被理解最完善的一个领域。而这个发现,如果是正确的,无疑是突破性的。不仅仅是因为发现了光的新型态,至1980年代开始,理论物理学家就预言量子力学允许粒子的量子数为分数的可能性。而现在,利用被研究的最彻底的粒子之一,这样的预言被证明是正确的。
新发现除了改变我们对光基础性质的理解,未来也可能最终帮助我们提高光学通讯的速度和安全性,比如光纤电缆。更简单的说,这种光的型态将被进一步发展,并带来更安全更快的网络链接。想要完全的开发这个新发现科学家还需要继续探索。但最重要的是首先我们要确定该实验结果的正确性,另一个团队已经开始复制同样的实验来验证啦~