Né aux Pays-Bas Christian Huygens Il est peut-être l’un des physiciens les plus célèbres dont vous n’avez jamais entendu parler. Son travail à la fin du XVIIe siècle incluait les domaines tangibles et intangibles de notre univers : la nature de la lumière et la mécanique des corps en mouvement.
Parmi ses nombreuses contributions, Huygens a proposé une théorie ondulatoire de la lumière qui donnerait naissance à… Optique physique, qui traite des interférences, de la diffraction et de la polarisation de la lumière. Il a également inventé le premier pendule; L’appareil de chronométrage le plus précis existait il y a près de 300 ans, pendant la révolution industrielle.
Peu de liens ont été établis entre ces deux domaines apparemment disparates de l’optique et de l’optique. Mécanique classique – jusqu’à maintenant.
Deux physiciens du Stevens Institute of Technology du New Jersey ont revisité les travaux fondateurs de Huygens sur le pendule, publiés en 1673, et ont utilisé sa théorie mécanique vieille de 350 ans pour révéler de nouvelles connexions entre certains des éléments les plus étranges et les plus fondamentaux. . , propriétés de la lumière.
« Avec cette première étude, nous avons clairement montré qu’en appliquant des concepts mécanistes, il est possible de comprendre les systèmes optiques d’une manière complètement nouvelle. » Il dit Physicien Xiaofengqian.
Qian et son collègue de l’Institut Stevens, Misagh Izadi, ont pris en compte deux propriétés de la lumière dans leurs calculs : la polarisation et une forme de corrélation connue sous le nom d’intrication classique ou non quantique.
Ces deux caractéristiques reflètent l’étrange Dualité de la lumière Cela imprègne chaque poche de notre univers. D’un point de vue quantique, la lumière – comme toutes les formes de matière – peut être décrite comme des ondes ondulant dans l’espace, mais il s’agit également de particules discrètes situées en un seul point.
Mais il ne s’agit pas uniquement d’un phénomène quantique. Dans le monde classique des engrenages, des ressorts et des horloges à retardement, les ondes lumineuses montent et descendent comme des ondulations physiques sur un océan intangible, avec des propriétés associées à leur progression en constante évolution dans l’espace.
« Nous savons depuis plus d’un siècle que la lumière se comporte tantôt comme une onde, tantôt comme une particule, mais concilier ces deux cadres s’est avéré extrêmement difficile. » » dit Qian.
« Notre travail ne résout pas ce problème, mais il montre qu’il existe des liens profonds entre les concepts d’ondes et de particules, non seulement au niveau quantique, mais aussi au niveau des ondes lumineuses classiques et des systèmes de masse ponctuelle. »
L’intrication, le plus souvent, est un phénomène quantique et décrit simplement les corrélations dans les propriétés des objets.
Pour les particules, cela pourrait être le spin des électrons, l’impulsion ou la position d’une paire de photons. Connaître quelque chose sur l’une de ces propriétés d’une particule vous en dit long sur la même propriété de l’autre.
L’intrication classique décrit également certaines corrélations, sans avoir à considérer la nature instable d’un objet avant de le mesurer.
polarisation C’est la propriété directionnelle d’une onde lumineuse qui oscille de haut en bas, ou de gauche à droite. Les particules telles que les photons, les paquets d’énergie qui composent un faisceau lumineux, peuvent également être polarisées.
Si une onde lumineuse oscillait, un pendule aussi oscillait, Qian et Izadi pensaient pouvoir utiliser la mécanique de ce dernier pour décrire les propriétés du premier.
« Fondamentalement, nous avons trouvé un moyen de traduire le système optique afin de pouvoir le visualiser comme un système mécanique, puis de le décrire à l’aide d’équations physiques bien établies », a déclaré Qian. Il explique.
Généralement, la mécanique classique est utilisée pour décrire le mouvement de grands objets physiques tels que les pendules et les planètes. Par exemple, Huygens Théorie des axes parallèles Décrit la relation entre les masses et leur élan.
Qian et Izadi ont conçu la lumière comme un système mécanique auquel le théorème des axes parallèles de Huygens pourrait être appliqué, et ils ont trouvé une relation « profonde » : le degré de polarisation d’une onde lumineuse était directement lié au degré d’une propriété récemment reconnue appelée intrication dans l’espace vectoriel.
Les calculs de Qian et Izadi indiquent que lorsque l’un augmente, l’autre diminue, ce qui permet de déduire directement le niveau d’intrication du niveau de polarisation, et vice versa.
« En fin de compte, cette recherche contribue à simplifier la façon dont nous comprenons le monde, en nous permettant de reconnaître des liens fondamentaux entre des lois physiques apparemment sans rapport », a déclaré Qian. Il dit.
L’étude a été publiée dans Recherche d’examen physique.
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