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创造“时间裂缝”

撰文:约翰·马特森(John Matson)

翻译:王栋

INTRODUCTION

有一种被称为“时间透镜”的设备能让一部分激光束加速,另一部分减速,这样就会出现瞬间无激光束的情况。只要在光束到达探测器之前恢复原来的样子,就能使发生于“时间裂隙”中的事件逃避探测器的探测。

数年来,物理学家一直都在改进所谓的“隐身斗篷”——一种能巧妙地让光线绕过特定区域,有效隐藏该区域中任何物体的物理装置。现在,美国康奈尔大学的研究人员已经制作出第一个“时间斗篷”,这种装置能在某一特定时刻隐藏物体或事件。

在一次初步演示实验中,康奈尔大学的博士后研究员莫蒂·弗里德曼(Moti Fridman)和同事让一束激光穿过一台实验设备后,射入一个探测器。如果这束激光的路径上有一个物体,甚或另一束激光,通常都会产生扰动,并被探测器记录下来。然而,在一些巧妙设置的光学系统的帮助下,弗里德曼及其合作者能在激光束中短暂地开启一个“时间裂隙”,使光束如同不曾受到影响一样,探测器也就无法记录到任何干扰。在这个裂隙里,任何本应对激光束造成影响的东西(如一件物体)都能躲过去,不留下任何能被探测器捕捉到的痕迹。

研究人员能使用这个“斗篷”来隐藏一个光脉冲。在通常情况下,光脉冲会同激光束发生相互作用,在特定波长处产生一个尖峰,以表明它的存在。而当这个事件被隐藏后,这个标志性的尖峰就几乎探测不到了。

在2012年1月5日的《自然》杂志上,康奈尔大学的科学家发表了这项研究,他们在论文里介绍道:这种“斗篷”的理论基础是光的一种性质,即在某种介质中,不同颜色光线的传播速度不同。利用一种被他们称为“时间透镜”的设备,研究人员先将单色激光束分离成一系列波长不同的光,然后将它们中的一半减速,同时使另一半加速,这样就制造出一个很短暂的“时间裂隙”。只要在光束到达探测器之前,通过反转之前的透镜分离过程,将光线恢复成受干扰前的单一波长,就能让“裂隙”再次闭合。

这个由弗里德曼和同事制造的“时间裂隙”极其短暂——只有50皮秒(1皮秒=10 -12 秒)。研究人员指出,将这个尺度增大一些是有可能的,但散射和扩散效应会将“时间斗篷”的尺度限制在几个纳秒(1纳秒=10 -9 秒)的范围内。 Ku6YUrXjmjJ2k/zwOls95mrirXFQoDeDEJ/QSGKgGh9+ldgFDxnn+BhAfU1Msfkl

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