کشف ویژگی جدید نور

مجله علمی ایلیاد - گروهی بین‌المللی از محققین خاصیت جدیدی از نور به‌نام «خود گشتاور چرخشی» را کشف کردند. ابتدا بگذارید چند قدم به عقب برگردیم. در طی چند دهه‌ی گذشته، فیزیکدانان کشف کردند که امکان چرخاندن یک جبهه موج از پرتو نور وجود دارد که به آن حرکت زاویه‌ای می‌دهد. این به‌نظر کمی شبیه به یک پله‌ی مارپیچ  است. وقتی چنین موجی چیزی را هدف قرار می‌گیرد، می‌توانید یک حلقه روشن را ببینید. گفته می‌شود که چنین  امواجی دارای حرکت زاویه‌ای مداری هستند؛ یعنی خاصیتی که به قطبش وابسته نیست.

همان‌طور که در آخرین شماره از مجله‌ی Science گزارش شد، دانشمندان کشف کردند که یک پرتو نور با حرکت زاویه‌ای مداری می‌تواند خود گشتاور چرخشی را نشان دهد. هنگاهی که نور به سمت جلو حرکت می‌کند، مثل یک پیچ از قسمت پهن‌ به قسمت باریک‌ پیچ می‌خورد. اگر چنین پرتویی به یک سطح صاف برخورد کند، به شکل هلال دیده می‌شود.

«کارلوس هرناندز گارسیا» یکی از محققان ارشد دانشگاه سالامانکا، می‌گوید: «نور علاوه بر بسیاری از خواص شناخته شده مثل شدت، طول‌موج و قطبش، به‌طور قابل توجه‌ای می‌تواند بپیچد و در نتیجه حرکت زاویه‌ای داشته باشد. این کشف هنگام مطالعه‌ی گروه بر روی پرتو نور تولید‌شده در فرآیندهای نوری پُرانرژی، اتفاق افتاد. این پرتوهای نور برای تولید نور ماورابنفش قوی یا اشعه‌ی ایکس قدرتمند برای مطالعه‌ی فرآیندهای مولکولی کوچک و سریع استفاده می‌شد. گروه کشف کرد که  پرتو نور خود گشتاور چرخشی یک محصول طبیعی از این فرآیندها است.

«کوین دورنی» یکی از محققین پست دکتری در گروه تحقیقاتی، می‌گوید:«یادم می‌آید وقتی که هرناندز گارسیا اولین بار درباره‌ی خود گشتاور چرخشی نور در این آزمایش به ما چیزهایی گفت، کاملاً گیج و متحیر شده بودیم. حرکت زاویه‌ای مداری چیز بی‌اهمیتی برای شروع نیست، بنابراین وقتی که وابستگی زمانی را به به این پرتوها اضافه کنید، همه‌چیز بسیار جالب می‌شود. با استفاده از خود گشتاور چرخشی دو پرتو حلقه‌‌ای قابل رویت دریافت می‌کنیم که اختلاف زمانی کمی با هم دارند و سپس هارمونیک‌ها را می‌سازند. پس از آن پرتوهایی که منتشر می‌شوند، شبیه به پله‌های مارپیچ به‌نظر می‌رسند. این ساختار حاوی مقدار بیش از یک اکتاو اندازه حرکت زاویه‌ای در راستای پالس نور است. این در واقع ویژگی منحصربه‌فرد نور است.»

هم‌اکنون گروه علاقه‌مند است که روی رفتار پرتوها و کاربردهایی که این کشف دارد، مطالعه کند. «لورا رگو» نویسنده‌ی ارشد مقاله از دانشگاه سالامانکو، می‌گوید: «این اولین بار است که کسی توانسته این ویژگی نور را پیش‌بینی یا حتی مشاهده کند، بنابراین هنوز معلوم نیست که چه کاربردهایی دارد. از دیدگاه علوم بنیادی، این خاصیت ساختاری جدید یک دریچه‌ی جدید برای مطالعه‌ی دینامیک برهمکنش نور-ماده ایجاد کرده است.»