Физики из университета Бата в Великобритании совершили научное открытие, обнаружив ранее невидимые гармоники света.

Для того, чтобы объяснить, почему их открытие так важно и какие музыкальные правила работают в физических свойствах света, учёные обратились к музыкальной теории. 

За образец исследователи взяли скрипки Антонио Страдивари, — великого мастера, который создавал уникальные по тембру музыкальные инструменты.

Особый тембр скрипок Страдивари носит название «цвета тона», и у всех инструментов есть свой «цвет», который создаёт свои гармоники, обозначающиеся как fs.

Точно такие же законы справедливы для физических явлений. Когда свет определенной частоты падает на материалы, мы можем наблюдать удивительные цветовые гармоники, которые обозначаются как fc. 

Гармоники света особенно хорошо видны на таких поверхностях, как вода или лёд.

© Shutterstock

Для простоты понимания учёные предложили в качестве примера зелёную указку, которая на самом деле является инфракрасной, но обладает второй гармоникой (2fc). Благодаря этой гармонике мы видим свет зелёным.

Как в музыкальных инструментах, некоторые «запрещенные» гармоники света нельзя услышать или увидеть, потому что блестящие материалы их подавляют. 

Физики же нашли способ выявлять эти «запрещенные» цвета, что равносильно открытию нового физического эффекта. Чтобы добиться этого результата, они «изогнули» своё оборудование и провели эксперимент на серебряной наноспирали.

Изменив хиральность серебряной наноспирали, ученые увидели новые гармоники света. Фиолетовой линией обозначаются открытые диапозоны, ранее неизвестные науке.

© Университет Бата

Учёные всегда изучали скрученные молекулы ДНК, аминокислоты, белки, сахара и прочие явления с позиции музыкальной гармоники. Применительно к нашему открытию, мы поняли, что если повернуть наночастицы, можно наблюдать ранее невидимые нечётные гармоники света. Наше исследование открывает возможность изучения гармонических сигнатур этих скрученных молекул, так что мы можем впервые оценить их «тембр», — поделился профессор Венцислав Валев.

С практической точки зрения, открытие позволяет лучше понимать взаимодействие между светом и скрученными материалами. Такие взаимодействия лежат в основе новых нанотехнологий, в коммуникациях, наноробототехнике и ультрафиолетовых технологиях. 

Например, «скручивание» наночастиц может определять значение информационных битов. «Скручивание» также может влиять на направление лазерного луча.

Кроме того, новый метод можно применить для анализа природных химических продуктов, разработки фармацевтических материалов и практически в любой сфере деятельности человека.

Особенно удивительно это событие на фоне того, что команда из университета Бата уже много раз пыталась понять свойства невидимых гармоник света — и совершила открытие, когда почти потеряла надежду это сделать.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.