Свет обычно толкает атом прямо по курсу, как ветер — парус. Но если луч закрутить штопором, картина меняется: атом может отлететь вбок, словно его зацепили вращающимся колесом. В новой работе физики рассчитали, что такой вихревой фотон способен передать атому своё вращение почти целиком — до 100 процентов.

Для этого нужно столкнуться лоб в лоб и очень точно: атом должен пролететь на расстоянии меньше нескольких нанометров от оси луча. Если промахнуться чуть дальше, доля переданного вращения падает, а сам атом начинает вращаться нестабильно. Учёные нашли простое правило: результат зависит от того, во сколько раз промах больше размера атома как волны.

Интересно, что такой закрученный свет позволяет атому совершать переходы, которые обычным светом запрещены. Правда, самые сильные переходы всё равно остаются обычными, но слабые «запрещённые» тоже можно увидеть. А если свет приходит очень короткой вспышкой — фемтосекундной — то форма линии поглощения атома заметно меняется, и это можно измерить.

Авторы назвали два эффекта: «суперудар», когда атом отлетает вбок рядом с вихревым лучом, и «самоудар», когда уже сам атом изначально закручен и получает толчок от обычного луча. Оба эффекта можно проверить на опыте с холодными атомными пучками или ионами в ловушках.

Так свет перестаёт быть просто «толкателем» и становится инструментом, который может закрутить и направить атом по нужной траектории.