Los investigadores de IMS y sus compañeros de trabajo han demostrado teórica y experimentalmente que un electrón de alta energía en movimiento circular / espiral irradia fotones de vórtice en todo el rango de longitud de onda desde la onda de radio hasta los rayos gamma. Esto amplía enormemente los espectros de aplicación del vórticefotones en el campo de la ciencia física. Además, el hallazgo indica que los fotones de vórtice son ubicuos en el universo. Allana el camino a un campo de investigación completamente nuevo, la ciencia de fotones de vórtice natural.
La luz es una onda. Como a veces se le llama onda electromagnética, los campos eléctricos y magnéticos oscilan y las oscilaciones se propagan en el espacio. Normalmente, la luz tiene un frente de onda plana. En contraste, el vórtice óptico posee un frente de onda helicoidal y transportamomento angular orbital. La existencia de fotones tan peculiares se pronosticó teóricamente hace unos 25 años. Hoy en día, estos fotones se pueden producir fácilmente en laboratorios mediante dispositivos ópticos especiales, aunque las longitudes de onda son limitadas en las proximidades de la luz visible. Los investigadores están explorando suaplicaciones en nanotecnología, imagen y tecnologías de información / comunicación. Por otro lado, no se conoce un proceso elemental natural que sea capaz de producir fotones de vórtice, a excepción de algunas propuestas teóricas de que los fotones normales pueden convertirse en fotones de vórtice encampo gravitacional alrededor de una sala negra giratoria o como pasando a través de medios interestelares no homogéneos.
Hace aproximadamente 10 años, se predijo teóricamente que un ondulador, un dispositivo ampliamente utilizado en las fuentes de luz modernas de sincrotrón, es capaz de producir fotones de vórtice en el rango de rayos X. Esto fue confirmado experimentalmente varios años después en un sincrotrón alemán.Sin embargo, la mayoría de las características significativas de la generación de vórtices ópticos no se han verificado. Los investigadores de IMS y sus colegas investigaron teóricamente este proceso y descubrieron que se basa en un proceso más general y elemental. Han demostrado que un electrón en forma circular o espiralel movimiento irradia fotones de vórtice. Dado que este proceso es la base de varios procesos de radiación importantes en la astrofísica o la física del plasma, como la radiación de ciclotrón, la radiación de sincrotrón o la dispersión de Compton, se ha descrito en muchos libros de texto o trabajos de investigación. Sin embargo, hasta ahora, no ha habido discusión sobre la naturaleza del vórtice de esta radiación. La longitud de onda de esta radiación se extiende desde la ronda adio a los rayos gamma, dependiendo de la condición física.Este nuevo hallazgo indica que los fotones de vórtice se producen en diversas situaciones en el universo, en todo el rango de longitud de onda.
Además, los investigadores de IMS y sus compañeros de trabajo lograron por primera vez una observación experimental precisa de la radiación del ondulador de una fuente de luz sincrotrón, UVSOR-III. Observaron la luz UV emitida por un haz de electrones en movimiento en espiral,e indicó que existe una estructura especial llamada singularidad de fase en el centro del haz de fotones desde el ondulador. Además, se ha demostrado que los fotones de mayor energía transportan momentos angulares más grandes. Estas mediciones definitivamente apoyan la predicción teórica.
El profesor Masahiro Katoh IMS dice "Los fotones de vórtice deberían ser omnipresentes en el universo. ¿Qué tipo de papel juegan en la naturaleza? Nuestro logro abre un campo de investigación totalmente nuevo"
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Materiales proporcionados por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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