Зеркало мчится со скоростью почти сорок тысяч километров в секунду. Свет, упавший на него, отскакивает обратно, но уже другим — как мяч, отбитый ракеткой на лету. Именно такое зеркало учёные построили внутри тончайшей стеклянной нити, заполненной водородом.
Сначала в нити запускают мощный лазерный импульс. Он заставляет молекулы водорода колебаться согласованно, и по нити бежит волна этих колебаний — как волна по трибунам стадиона, только в миллиарды раз быстрее. Эта волна и есть зеркало: она движется со скоростью около одной восьмой скорости света и имеет период меньше тысячной доли толщины человеческого волоса.
Когда на бегущую волну направляют другой луч под особым углом, возникает отражение. Отражённый свет получает добавку к частоте — 125 тысяч миллиардов колебаний в секунду. Это сдвигает цвет луча: красный может стать синим, а синий — невидимым ультрафиолетом. Достаточно чуть изменить угол падения, и цвет меняется плавно, как звук скрипки при движении смычка.
Эффект работает только в одну сторону. Если пустить луч с противоположного конца, отражения не будет — как эскалатор, который движется только вверх. Поэтому такое зеркало можно использовать как сверхбыстрый переключатель или как преобразователь цвета света, работающий в тех областях спектра, куда обычным лазерам хода нет.
Теперь учёные смогут наблюдать, как рождаются и затухают такие волны в прозрачных средах, и создавать новые схемы для управления светом. А в будущем подобные бегущие зеркала помогут менять цвет одиночных частиц света, не разрушая их хрупкие квантовые состояния.
Сдвиг цвета здесь — тот же эффект, что заставляет сирену скорой помощи звучать выше, когда машина едет навстречу, и ниже, когда удаляется. Только вместо звука — свет, а вместо машины — волна из колеблющихся молекул.