Ein Team von Physikern hat Licht in Abbildung 8 und Torusknoten eingebunden.
Laut einem Artikel, der am 30. Juli in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde, haben die Forscher herausgefunden, wie die Wellen zweier Laserlichtstrahlen sich gegenseitig stören und sich letztendlich auf eine Weise umeinander drehen können, mit der Sie möglicherweise eher in Verbindung stehen Schnürsenkel oder die Knoten auf einem Segelboot.
Knoten müssen jedoch nicht aus Schnüren bestehen, erklärten die Forscher in einer begleitenden Erklärung. Stattdessen ist ein Knoten ein mathematischer Begriff für jede Form im Raum, die sich auf bestimmte Weise um sich selbst schlängelt. Durch die Nutzung der komplexen Formen, die Lichtwellen bilden, wenn sie auf ihren Wegen in zwei Richtungen (auf und ab und von Seite zu Seite) schwingen, und der Art und Weise, wie diese Wellen miteinander interagieren, konnten sie elektromagnetische Lichtfelder zum Knoten bringen die Luft.
Die fraglichen Knoten, die die Forscher in ihrer Arbeit geschrieben hatten, waren in Bildern der Lichtwellendaten so sichtbar, dass sie die Acht und Torus identifizieren konnten. Sie bestätigten ihre Ergebnisse auch mit Hilfe der formalen Knotentheorie Mathematik.
Um die Knoten zu erzeugen, haben die Forscher die Auf- und Ab- und die seitliche Wellenbewegung (die Polarisation) zweier Lichtstrahlen sorgfältig abgestimmt, teilweise unter Verwendung einer Technologie, die der einer polarisierten Sonnenbrille nicht unähnlich ist. Die Knoten bildeten sich um "Polarisations-Singularitäten", an denen sich die Strahlen kreuzten, an Stellen, an denen die Wellenlängen von Seite zu Seite und auf und ab genau gleich waren, und um eine Reihe anderer Lichtwellenlängen, die sich um sie schlangen. An diesen Stellen bog sich das Licht so, wie es die Forscher wollten.
"Wir alle kennen das Binden von Knoten in materiellen Substanzen wie Schnürsenkeln oder Bändern", sagte Mark Dennis, Physiker und Autor des Papiers an der Universität Bristol, in der Erklärung. "Mit Licht werden die Dinge jedoch etwas komplexer. Es wird nicht nur ein einzelner fadenartiger Strahl geknotet, sondern der gesamte Raum oder das Feld, in dem er sich bewegt."
Dennis und seine Co-Autoren interessierten sich für die Topologie oder die komplexe mathematische Formgebung dieses Raums. Sie fanden heraus, dass das Licht beim Verknoten mehr Lücken bildete als erwartet, so dass Räume ohne nennenswerte Energie aus den Strahlen zurückblieben.
Die Forscher sagten, dass sie später noch komplexere Lichtknoten entwickeln wollen; Sie hoffen, dass diese Technologie die Entwicklung präziser abgestimmter Lichtquellen beschleunigen wird. Für Forscher ist es derzeit noch am interessantesten, die Topologie dieser seltsamen Singularitäten zu untersuchen.
