Американским ученым впервые удалось наблюдать, как свет оставляет за собой конус, напоминающий ударную волну, которая возникает при движении сверхзвукового самолета.
Физики впервые сняли на видео «ударную волну» света

Когда объект движется сквозь атмосферу, воздух обтекает его, и в результате возникают звуковые волны. Если скорость объекта равна скорости звука в той среде, в которой он движется, или превышает ее, объект обгоняет волны, которые создает. Фронты таких волн пересекаются, резонируют и усиливают друг друга. В результате за летящим со сверхзвуковой скоростью объектом остается расходящийся «хвост» усиленных акустических колебаний, гораздо более мощных, чем те, что рождаются движущимися на дозвуковых скоростях объектами.

Плоскость, ограничивающая область возмущений, называется конусом Маха. Предыдущие исследования доказали, что фотоны способны оставлять следы, так же имеющие коническую форму., а недавно ученым из удалось наблюдать их образование и даже записать его на видео.

via GIPHY

Credit: Liang et al. Sci. Adv.2017;3:e1601814

Частицы света путешествуют сквозь вакуум со скоростью света — около 300 000 км/с, и, согласно Эйнштейну, ничто не может двигаться быстрее света в вакууме. Зато свет может двигаться медленнее — например, если его распространение затрудняет среда. Стекло замедляет свет на 40%, а в некоторых экспериментах физикам удаётся уменьшать скорость в миллионы раз, практически останавливая фотоны.

Чтобы получить фотонные конусы Маха, физики из Вашингтонского университета в Сент-Луисе создали для фотонов тоннель, заполненный сухим льдом и зажатый между панелями из силикона и порошка оксида алюминия. Сквозь тоннель пропустили короткие вспышки видимого света зеленого цвета, каждая из которых длилась по 7 пикосекунд (пикосекунда — одна триллионная секунды). Зеленый свет рассеивался, натыкаясь на частицы сухого льда, и рассеянный свет частично попадал на силиконовые пластинки.

Свет проходил через тоннель гораздо быстрее, чем через материал пластинок, и оставлял позади конус более медленных световых волн, которые, распространяясь, накладываются друг на друга.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.