Свет скрутили в ленту Мёбиуса

Лента Мёбиуса — простейший односторонний объект. Его легко сделать из полоски бумаги, если соединить противоположные концы, предварительно перевернув один из них. Эти математические структуры используются в разных областях науки и искусства: от литографий Эшера до электрического резистора Мёбиуса, но их практически никогда не встретишь в природе.

Учёным из института физики света общества Макса Планка (Эрланген, Германия) впервые в мире удалось свернуть луч света в ленту Мёбиуса.

Работа Петера Банцера (Peter Banzer) с коллегами доказывает предположение, которое сделал израильский физик Исаак Фройнд (Isaac Freund) в 2005 году. Он предсказал, что можно манипулировать поляризацией света и сворачивать его в разные геометрические фигуры: конусы, спирали, ленты Мёбиуса и т.д.

В 2010 году Фройнд предложил способ проверить свою теорию: подготовить два луча с разной поляризацией, чтобы возникла заранее рассчитанная интерференция. Эта интерференция и приводит к изменению поляризации.

Петер Банцер с коллегами добился нужной интерференции двух поляризованных зелёных лазеров с помощью наночастицы золота, меньшей по размеру, чем длина волны зелёного лазера. В результате получилась поляризационная структура типа ленты Мёбиуса с тремя или пятью скручиваниями.

Это первое в истории экспериментальное доказательство, что поляризационные ленты Мёбиуса действительно существуют. Доказательство феномена открывает двери перед практическим использованием света с изменённой поляризацией в разных приложениях: например, можно сконструировать оптический пинцет для манипуляций с крошечными частицами материи.