Свет, который выбирает сторону экспресс
Стайка светлячков в ночном лесу вспыхивает как попало: каждый жучок мигает сам по себе, и свет разлетается во все стороны одинаково. А теперь светлячки договорились мигать так, чтобы их общий свет уходил только на север — хотя сами они стоят на месте и ни один не повернулся. Примерно это сделали физики с атомами внутри тонкой стеклянной трубки.
Атомы в трубке возбуждали лазером, и они начинали испускать свет. Обычно такой свет расходится симметрично: половина вперёд, половина назад. Но здесь атомы двигались вдоль трубки, а их внутренние «часы» были настроены так, что волны света от разных атомов складывались в одном направлении и гасились в другом. Ни один атом не был особенным, и сама трубка была ровной — вся хитрость в коллективном ритме.
Физики измерили, как меняется характер света при усилении накачки. Сначала вспышки были похожи на шум — как гул толпы, где каждый говорит своё. Потом, при превышении порога, свет становился когерентным — как хор, поющий в унисон. Компьютерная модель с добавлением квантовых флуктуаций точно описала эксперимент.
Эта работа показывает: чтобы свет шёл в нужную сторону, не обязательно строить сложные несимметричные конструкции. Достаточно правильно «дирижировать» атомами — и тогда даже из идеально симметричных кирпичиков можно собрать материал, управляющий светом. Та же логика пригодится для создания новых оптических устройств, где свет будет сам находить путь.
Направленность света в эксперименте достигла 89% — это значит, что из каждых десяти фотонов девять летели в одну сторону, и лишь один — в противоположную.