Fyysikot ovat rakentaneet renkaan, jossa valopiiskapulssit kiertävät toisiaan ympäri ja normaalit säännöt, jotka säätelevät valon käyttäytymistä, eivät enää ole voimassa.
Normaalitilanteessa valo näyttää tiettyjä fyysisen symmetrian lapsia. Ensinnäkin, jos pelaat valonauhaa käyttäytymisestä eteenpäin ja sitten taaksepäin, näkisit sen käyttäytyvän samalla tavalla liikkuen molempiin suuntiin ajoissa. Tätä kutsutaan aika-käänteiseksi symmetriaksi. Ja toiseksi, valolla, joka voi liikkua maailman läpi aallona, on niin kutsuttu polarisaatio: kuinka se värähtelee suhteessa aallon liikkeeseen. Tämä polarisaatio pysyy yleensä samana, mikä tarjoaa toisen tyyppisen symmetrian.
Mutta tämän rengasmaisen laitteen sisällä, valo sekä menettää aika-käänteisen symmetrian että muuttaa polarisaationsa. Renkaan sisällä valon aallot kääntyvät ympyröiksi ja resonoivat toistensa kanssa tuottaen tehosteita, joita ei normaalisti ole ulkomaailmassa.
Tutkijat tiesivät jo, että tietyissä olosuhteissa, kun valo palaa optisten renkaiden sisäpuolella, se voi menettää aikansa kääntyvän symmetrian. Sen aaltojen huiput eivät nouse ylös pisteeseen, jonka symmetria sanelee, että niiden pitäisi olla optisen renkaan sisällä. Mutta uudessa lehdessä, joka julkaistiin torstaina (10. tammikuuta) lehdessä Physical Review Letters, kansallisen fysikaalisen laboratorion ryhmä osoitti, että tämä voi tapahtua samaan aikaan kuin spontaanit muutokset polarisaatiossa.
Kun joukkue pumppasi huolellisesti ajoitettuja laservalopulsseja laitteeseen, jota kutsutaan "optiseksi rengasresonaattoriksi", valon huiput järjestivät itsensä tavalla, joka on mahdoton aika-käänteisen symmetrian alla. Kiertäessään toisiaan, he muodostivat kuvioita, jotka toimivat vain yhdessä suunnassa ajassa. Samaan aikaan valo menetti vertikaalisen polarisaationsa - sen aallot lakkasivat liikkumasta tiukasti ylös ja alas ja muodostivat sen sijaan ellipsejä.
Tämä tutkimus, fyysikot totesivat lausunnossaan, avaa uusia ovia valon manipulointiin. Se antaa tutkijoille mahdollisuuden työskennellä tarkemmin ja keksiä uusia malleja optisille piireille, jotka menevät laitteisiin, kuten atomikelloihin ja kvantitietokoneisiin. Ja se kertoo tiedelle jotain valosta, mitä se ei ollut koskaan tiennyt.
