‘Krom licht mogelijk’

Share Button

Een lichtstraal die uit zichzelf in een cirkel draait. Onmogelijk, dachten natuurkundigen tot nu toe. Een team onderzoekers van het Israëlische Technion toont nu aan dat de fundamentele Maxwellvergelijkingen, die het gedrag van onder meer licht beschrijven, dit wel degelijk toelaten. Kunnen we nu lichtbatterijen, lichtzwaarden zoals de Jedi van Star Wars, fotonische schilden en een machine of ruimteschip van zuiver licht bouwen?

”]Licht kan onder bepaalde omstandigheden uit zichzelf om een rechte hoek buigen. Bron: [3]Licht kan krom bewegen
Licht beweegt in een rechte lijn. Het was in feite de manier waarop een trillend magnetisch veld een elektrisch veld opwekt en vise versa, die de geniale James Clerk Maxwell op het spoor zette van de ware aard van licht: elektromagnetische straling. Volgens deze oplossing beweegt een foton, een lichtkwantum, zich altijd in een rechte lijn. Uiteraard kan licht worden afgebogen – met lenzen, spiegels of in extreem gekromde ruimtetijd, zoals rond een zwart gat, maar dit vereist kunstgrepen. Visionaire wetenschappers stelden zich echter al sinds Maxwell met zijn oplossing kwam, de vraag of er geen andere oplossingen denkbaar zijn, waarbij licht in een gekromd pad gaat bewegen zonder daartoe gedwongen te worden. Volgens de wiskundige afleiding van de groep, zijn er inderdaad oplossingen voor de vergelijkingen van Maxwell die toelaten dat licht in een nauwere cirkel beweegt dan tot nu toe mogelijk werd geacht.

Krom licht gemaakt
Volgens de oplossingen kromt het licht over een hoek van meer dan negentig graden, waarbij het zichzelf weer herstelt. Al eerder, eind jaren zeventig, werd ontdekt dat de golf die beschrijft hoe kwantumdeeltjes zich voortbewegen (de Airy-golf, genoemd naar de wiskundige Airy-functie die deze beschrijft) in bepaalde omstandigheden zich spontaan een beetje kromt.  In 2007 slaagden natuurkundigen van de universiteit van Centraal Florida er in om werkelijke optische versies van de Airy-golven op te wekken die zich inderdaad iets kromde. Het onderzoek van Technion is uniek, omdat de auteurs claimen dat het mogelijk is het licht veel verder te laten krommen, zelfs tot een complete cirkel. Een recente ontdekking [2] waarin het licht in een experiment meer dan 60 graden afboog, zien ze als eerste bevestiging.

Collega-natuurkundigen, waaronder Zhigang Chen van San Francisco State University, zijn opgewonden over de vondst[3]. Deze is namelijk ook toe te passen in andere, lineaire, fysische systemen waarin golven voorkomen, zoals geluidsgolven, watergolven en veel vormen van klassieke golven. Ook opent deze ontdekking een fascinerende mogelijkheid: licht in een cirkel laten bewegen: de optische boomerang. Je zou zo een krachtveld kunnen opwekken: een beschermende lichtcirkel, die alles wat er doorheen probeert te breken vernietigt. Zwakkere varianten kunnen worden gebruikt om deeltjes te manipuleren, als een soort optisch pincet dus. De auteurs van de studie, waarschijnlijk science fiction liefhebbers, denken inderdaad ook in deze richting. Ze willen uitzoeken of lichtstralen ook in drie dimensies kunnen versnellen (m.a.w. afbuigen), ook door banen te volgen die niet in één vlak liggen. Bijvoorbeeld een soort optische kurkentrekker. Hierdoor kunnen ook deeltjes kleiner dan de golflengte van het licht gemanipuleerd worden. Misschien dat mijn wilde fantasie van een jaar geleden, licht als bouwmateriaal, dan toch werkelijkheid kan worden?

May the force be with you.

Bronnen
1. Ido Kaminer, Rivka Bekenstein, Jonathan Nemirovsky en Mordechai Segev, Nondiffracting Accelerating Wave Packets of Maxwell’s Equations, Phys. Rev. Lett. 108, 163901 (2012) (gratis toegankelijk)
2. F. Courvoisier, A. Mathis, L. Froehly, R. Giust, L. Furfaro, P.-A. Lacourt, M. Jacquot, J. M. Dudley, Sending femtosecond pulses in circles: highly non-paraxial accelerating beams, ArXiv (2012) (idem)
3. Zhigang Chen, Light Bends Itself into an Arc, Physics (2012) (idem)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

6 reacties

  1. Bemoeier schreef:

    En hoe ze dat voor elkaar hebben gekregen moet zeker geheim blijven ?
    Misschien kun je er ook hologrammen mee maken.

    • Germen schreef:

      Op dit moment nog helemaal niet: het is een wiskundige bewerking. Maar aangezien er in de 120 jaar dat Maxwells theorie bestaat niet één uitzondering is gevonden – sterker nog: quantumelektrodynamica is verreweg de nauwkeurigste natuurkundige theorie die er bestaat – is dit beter wel heel serieus te nemen.

  2. Linsky schreef:

     
    Misschien dat ouderen onder ons het kunnen herinneren.
    Zo’n 40 jaar geleden was er een Nederlands ufo blaadje, een klein periodiekje voor ufo-informatie. Daarin had men een naam voor vreemd gedrag van licht bundels.
    Uit waarnemingen bleek dat lichtbundels soms een hoek van 90 graden maakte!
    En ook kwam het voor dat een bundel vanauit een ufo, bijv. een meter boven de grond, eenvoudigweg stopte!
     Men noemde dat; GECORPORISEERD LICHT

  3. Tui schreef:

    Heel interessant Germen. Heb je toevallig ook nagedacht over een zoekfunctie voor deze website :)?

  4. Qvic schreef:

    Zo bijzonder is dit niet, want alles heeft een elektromagnetische golf frequentie om ons heen en deze kun je manipuleren c.q. af laten buigen door een magnetisch veld. Zo ook licht, want zichtbaar licht is ook een elektromagnetische golf frequentie. Ja, licht blijft continu versnellen vanuit zijn bron d.w.z. de golf lengtes worden telkens groter, zo groot dat we het niet meer zichtbaar met ons oog kunnen waarnemen. De wetenschap meet enkel maar met laserlicht, dit is een enkele lichtbron die zich niet kan versnellen en daarom geconcentreerd (rechtlijnig) blijft, terwijl helder licht uit de kleuren rood, groen en blauw bestaan en deze hebben wel het vermogen om zich te kunnen versnellen, omdat ze in een verhouding van de gulden snede staan. Het versnellen doen ze niet geconcentreerd maar verspreiden zich alle kanten op, zoals de golven die een steen in de vijver veroorzaken.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger