De auteurs van het nieuwe werk hebben metamaterialen met een nulindex gecreëerd en bieden nieuwe inzichten in de grondbeginselen van kwantum
Sinds het begin van de kwantumfysica is beweginglicht en zijn interactie met objecten werden wiskundig beschreven door het prisma van zijn energie. In 1900 gebruikte Max Planck energie om uit te leggen hoe verwarmde objecten licht uitstralen. Dit werd een baanbrekende studie op het gebied van de kwantummechanica. In 1905 gebruikte Albert Einstein energie toen hij het concept van het foton introduceerde.
Elk object met massa en snelheid heeft datmomentum – van atomen tot kogels tot asteroïden – en momentum kan van het ene object naar het andere worden overgedragen. Een pistool heeft terugslag, die optreedt wanneer het wordt afgevuurd, omdat de kracht van de kogel wordt overgebracht op het pistool.
Op microscopische schaal stuitert het atoom,wanneer het licht uitzendt, omdat het momentum van het foton erop is overgedragen. Atoomterugslag, voor het eerst beschreven door Einstein, is de fundamentele eigenschap die de emissie van licht regelt.
Maar een eeuw na Planck en Einsteiner is een nieuwe klasse van metamaterialen verschenen, waardoor deze fundamentele verschijnselen niet meer zo duidelijk zijn. De nieuwe metamaterialen hebben een brekingsindex die bijna nul is. Dit betekent dat wanneer licht er doorheen gaat, het zich niet als een golf voortplant. In plaats daarvan strekt de golf zich uit tot in het oneindige, waardoor een constante fase ontstaat. Wanneer dit gebeurt, stoppen veel van de typische processen van de kwantummechanica met werken, inclusief atomaire terugslag.
Dit gebeurt omdat in deze metamaterialen het golfmomentum van licht nul wordt, en wanneer het golfmomentum nul is, gebeuren er vreemde dingen, aldus de auteurs.
“Fundamentele stralingsprocessen zijn nietkomen voor in bijna nul 3D-materialen”, zegt Michael Lobet, een research fellow aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). "Zoals je kunt zien, zet dit werk de fundamentele wetten van de kwantummechanica in twijfel."
Lees verder:
Kijk live hoe een asteroïde ter grootte van een bus de aarde nadert
Astronomen hebben een planeet in de buurt van de aarde gevonden: die heeft een heel vreemde baan
Er wordt al eeuwen op gejaagd: wat weten we over de planeet Vulcan naast de zon