Добавить новость
smi24.net
News in English
Ноябрь
2023

Boomerang-like beams of light

0
Warsaw, Poland (SPX) Nov 21, 2023 - Researchers at the University of Warsaw's Faculty of Physics have superposed two light beams twisted in the clockwise direction to create anti-clockwise twists in the dark regions of the resultant superposition. The results of the research have been published in the prestigious journal "Optica". This discovery has implications for the study of light-matter interactions and represents a step towards the observation of a peculiar phenomenon known as a quantum backflow.

"Imagine that you are throwing a tennis ball. The ball starts moving forward with positive momentum. If the ball doesn't hit an obstacle, you are unlikely to expect it to suddenly change direction and come back to you like a boomerang," notes Bohnishikha Ghosh, a doctoral student at the University of Warsaw's Faculty of Physics. "When you spin such a ball clockwise, for example, you similarly expect it to keep spinning in the same direction".

However, everything gets complicated when, instead of a ball, we are dealing with particles in quantum mechanics. "In classical mechanics, an object has a known position. Meanwhile, in quantum mechanics and optics, an object can be in the so-called superposition, which means that a given particle can be in two or more positions at the same time" explains Dr Radek Lapkiewicz, head of the Quantum Imaging Laboratory at the Faculty of Physics, University of Warsaw. Quantum particles can behave in quite the opposite way to the aforementioned tennis ball - they may have a probability to move backwards or spin in the opposite direction during some periods of time. "Physicists call such a phenomenon backflow," Bohnishikha Ghosh specifies.

Backflow in optics
Backflow in quantum systems has not been experimentally observed so far. Instead, it has been successfully achieved in classical optics, using beams of light. Theoretical works of Yakir Aharonov, Michael V. Berry and Sandu Popescu explored the relation between backflow in quantum mechanics and the anomalous behaviour of optical waves in local scales. Y. Eliezer et al observed optical backflow by synthesising a complex wavefront. Subsequently, in Dr Radek Lapkiewicz's group, Dr Anat Daniel et al. have demonstrated this phenomenon in one dimension using the simple interference of two beams.

"What I find fascinating about this work is that you realise very easily how things are getting weird when you enter the kingdom of local scale measurements" says Dr Anat Daniel. In the current publication "Azimuthal backflow in light carrying orbital angular momentum", which appeared in the prestigious journal "Optica", researchers from the Faculty of Physics, University of Warsaw have shown the backflow effect in two dimensions.

"In our study, we have superposed two beams of light twisted in a clockwise direction and locally observed counterclockwise twists," explains Dr Lapkiewicz. To observe the phenomenon, the researchers used a Shack-Hartman wavefront sensor. The system, which consists of a microlens array placed in front of a CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) sensor, provides high sensitivity for two dimensional spatial measurements .

"We investigated the superposition of two beams carrying only negative orbital angular momentum and observed, in the dark region of the interference pattern, positive local orbital angular momentum. This is the azimuthal backflow," - says Bernard Gorzkowski, a doctoral student in the Quantum Imaging Laboratory, Faculty of Physics.

It is worth mentioning that light beams with azimuthal (spiral) phase dependence that carry orbital angular momentum were first generated by Marco Beijersbergen et al. experimentally in 1993 using cylindrical lenses. Since then, they have found applications in many fields, such as optical microscopy or optical tweezers, a tool that allows comprehensive manipulation of objects at the micro- and nanoscale, whose creator Arthur Ashkin was honoured with the 2018 Nobel Prize in Physics. Optical tweezers are currently being used to study the mechanical properties of cell membranes or DNA strands or the interactions between healthy and cancer cells.

When physicists play Beethoven
As the scientists emphasise, their current demonstration can be interpreted as superoscillations in phase. Link between backflow in quantum mechanics and superoscillations in waves has been firstly described in 2010 by professor Michael Berry, physicist from the University of Bristol.

Superoscillation is a phenomenon that refers to situations where the local oscillation of a superposition is faster than its fastest Fourier component. It was first predicted in 1990 by Yakir Aharonov and Sandu Popescu, who discovered that special combinations of sine waves produce regions of the collective wave that wiggle faster than any of the constituents.

Michael Berry in his publication "Faster than Fourier" illustrated the power of superoscillation by showing that in principle it's possible to play Beethoven's Ninth Symphony by combining only sound waves with frequencies below 1 Hertz - frequencies so low that they wouldn't be heard by a human. This is, however, highly impractical because the amplitude of waves in the super-oscillatory regions is very small.

"The backflow we presented is a manifestation of rapid changes in phase, which could be of importance in applications that involve light-matter interactions such as optical trapping or designing ultra-precise atomic clocks," says Bohnishikha Ghosh. Apart from these, publication of the group from the Faculty of Physics, University of Warsaw, is a step in the direction of observing quantum backflow in two dimensions, which has been theoretically found to be more robust than one-dimensional backflow.

Research Report:Azimuthal backflow in light carrying orbital angular momentum








Карточка Артиста. Карточка артиста яндекс. Карточка артиста яндекс музыка.

В Marins Москва Пражская остановились участники международного турнира по гандболу

Стирание исторических следов как признание цивилизационного банкротства

Велоспорт для всех: начни вместе с ENERGY


The 5 biggest global business rivalries to watch, and how their outcomes will shape the future

Report: AC Milan’s Christian Pulisic set to team up with $87 million Manchester United star

Trump’s threatened 40% tariff on ‘transshipped’ goods tries to target China and its manufacturing strength

OpenAI launches GPT-5, its most powerful AI yet—will it be enough to stay ahead in today’s ruthless AI race? 


Специалисты Нацпроектстроя – в фотовыставке ко Дню Строителя

В Курске главный бухгалтер перевела мошенникам более 5 миллионов рублей

По подозрению в мошенничестве задержали замдиректора департамента мэрии Екатеринбурга

Гранатометчика ВСУ приговорили к 16 годам за преступления в Курской области


Mafia: The Old Country получила положительные оценки в Steam

Раскрой потенциал Мистера Террифика из DC Worlds Collide с этим гайдом

Находи идеальные места для персонажей-фигурок в «Is This Seat Taken?»

DeepMind CEO makes big brain claims, saying AGI could be here within 'five to 10 years' and cause humanity to experience widespread change that's '10 times bigger than the Industrial Revolution, and maybe 10 times faster'



ЦСКА разгромил "Рубин" 5:1: дубль Глебова и блеск Мусаева!

Пресейв. Пресейв в музыке. Как сделать Пресейв.

Спортсмены Росгвардии стали призерами чемпионата России по легкой атлетике

Будут ли магнитные бури сегодня, 10 августа 2025 года?


Когда Москва официально стала Третьим Римом?

Бурда в красивой банке: Росконтроль указал марки кофе, которые не рекомендуется покупать даже с большой скидкой

ГК «КОРТРОС» — в числе лидеров страны по объему ввода жилья

При участии спецназа Росгвардии в Москве задержаны 300 нарушителей миграционного законодательства (видео)


Бразилия опасается торговых санкций США из-за импорта российского топлива

Ленинград 1977 года

Банк России объяснил июльское снижение курса рубля

Подозреваемых в ограблении отделения почты на юге Москвы задержали


Самсонова проиграла Таунсенд на турнире в Цинциннати

Потапова проиграла Свёнтек во втором круге турнира WTA в Цинциннати

Павлюченкова уступила во втором круге турнира WTA 1000 в Цинциннати

Уровень «мастерса»: как Хачанов вышел в финал супертурнира в Торонто


Синоптики спрогнозировали дождь и температуру до +24 градусов в Москве 10 августа

Мусоровоз на скорости переехал шедшую в наушниках женщину в Петербурге

«Сентябрь будет абсолютно экстремальным». Синоптики сказали, к чему готовиться

Артисты проекта «Музыка в метро» выступят на выставке «Та самая Москва»


Музыкальные новости

"Ни брак, ни дети не уберегут от расставания". Девушка Тимати высказалась о замужестве на фоне сообщений о рождении дочери

Рэпер Тимати и его невеста Валентина Иванова стали родителями

Уставшие, но счастливые: Лепс и SHAMAN встретились в пробке на Крымском мосту

Продвижение в TikTok для Музыкантов, Певцов, Артистов.


Будут ли магнитные бури сегодня, 10 августа 2025 года?

ЦСКА разгромил «Рубин» 5:1 и продлил беспроигрышную серию до 18 матчей

Роднина: «Жить люблю и хочу в Москве. Вы меня перепутали с другим поколением, которое всегда ищет, где лучше»

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране


Хет-трик Батракова: «Локомотив» обыграл «Спартак» со счётом 4:2 в Москве

Gayazov$ Brother$ в Зеленом театре ВДНХ! Like FM дарит билеты

При участии спецназа Росгвардии в Москве задержаны 300 нарушителей миграционного законодательства (видео)

Вывод песни для продвижения в Импульсе Яндекс Музыка.


Специалист объяснил, как обновить данные в ОСАГО после получения новых водительских прав

На МКАД на видео попало, как "Газель" на скорости врезалась в столб

Мотоциклист с пассажиром погибли при столкновении с электровелосипедом в Москве

Трагическая авария на Ходынском бульваре: погибли двое, один госпитализирован


Самые большие семьи России посетили Музей Победы

Кремль и Белый дом анонсируют встречу Путина и Трампа на Аляске 15 августа

Эксперт поделился прогнозами относительно результатов встречи Путина и Трампа

Ситуация катастрофическая. Вот зачем Трамп запросил встречу с Путиным: Хазин




День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

Министерство здравоохранения сообщает о здоровье раненых в результате взрыва в Стерлитамаке

Московские росгвардейцы пришли на помощь медикам, задержав агрессивную пациентку

Будут ли магнитные бури сегодня, 10 августа 2025 года?


В Киеве заявили о тайном приказе Зеленского перед Аляской

Раскрыто, что ждет Киев после утреннего «нет» Зеленского

В Киеве раскрыли тайный приказ Зеленского перед саммитом США и РФ на Аляске

NYT: своими заявлениями Зеленский может разозлить Трампа и навлечь на себя


ЦСКА разгромил "Рубин" 5:1: дубль Глебова и блеск Мусаева!

Роднина: «Жить люблю и хочу в Москве. Вы меня перепутали с другим поколением, которое всегда ищет, где лучше»

День физкультурника отметили спортивными шествиями по всей стране

ЦСКА разгромил «Рубин» 5:1 и продлил беспроигрышную серию до 18 матчей


Лукашенко объяснил изменения в проведении военных учений

Лукашенко рассказал об отношениях с Китаем

Глядя из Минска // Александр Лукашенко рассказал журналу Time о своем посредническом призвании

Лукашенко допустил помилование Марии Колесниковой


Собянин: сбиты летевшие к Москве БПЛА

Собянин рассказал о московских НКО, помогающих участникам СВО и их семьям

Сергей Собянин рассказал, как в Москве выбирают деревья для озеленения города

Собянин сообщил об уничтожении второго беспилотника над Москвой


Площадь возгорания в Ялтинском заповеднике составила два гектара

"Газета.Ru" представляет самые яркие кадры прошедшей недели

Площадь пожара в Ялтинском заповеднике достигла двух гектаров

Дмитриев выступил за укрепление сотрудничества России и США в Арктике


В Подмосковье прошли соревнования по гольфу с участием 72 спортсменов

Мусоровоз на скорости переехал шедшую в наушниках женщину в Петербурге

Синоптики спрогнозировали дождь и температуру до +24 градусов в Москве 10 августа

Сценарий тихого убийства России уже запущен: Чиновники скрывают — десятки миллионов людей умрут в человейниках?


В Алтайском крае не будут проводить проверку на предмет чрезмерного роста тарифов на ЖКУ

Защищённый планшет промышленного класса Saotron RT-W11

Льготные ипотеки на Дальнем Востоке активно получают участники СВО и сотрудники ОПК

Чёрный день календаря. 8 августа: Архангельская трагедия. Как ошибка пилота погубила рейс Як-40


Анастасия Гридчина: В Симферополе, в стенах гостеприимного Дома дружбы народов, состоялась торжественная презентация военно-патриотических изданий, увидевших свет в 2025 году благодаря усилиям Медиацентра им. И. Гаспринского

Аренда квартир в июле 2025 года: за сколько можно снять жильё в Симферополе и Севастополе?

В Калининском районе Краснодарского края фрагменты дронов повредили контактную сеть на железной дороге между станциями Величковка и Ангелинская, сообщил оперштаб региона

Два пожара в Севастополе – горит 6,5 гектаров сухой растительности


Когда Москва официально стала Третьим Римом?

Житель Саратовской области узнал об аномалии своего организма во время сеанса КТ

В Подмосковье прошли соревнования по гольфу с участием 72 спортсменов

Спорт на все выходные. В Москве стартовал фестиваль «Здорово на все сто»














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *