Столетняя загадка импульса света в веществе решена через спин
Физик Адам Б. Кахая предложил решение векового спора о том, какой импульс несёт свет при попадании в такую среду, как вода или стекло. Его работа, опубликованная в журнале Physical Review A, показывает, что две конкурирующие теории — импульс Минковского и импульс Абрахама — не противоречат друг другу, а описывают разные аспекты одного явления, если учесть спин света.
Когда свет попадает в среду, такую как вода или стекло, он преломляется, что порождает давний вопрос о величине его импульса внутри вещества. Проецируя импульс на спин, я получил непротиворечивую картину: больший импульс Минковского соответствует величине этого спин-проецируемого импульса, в то время как меньший импульс Абрахама является его математическим ожиданием. Автор: Адам Б. Кахая
Спор между импульсом Минковского (большим, объясняющим преломление) и импульсом Абрахама (меньшим, соответствующим реальному давлению света на среду) длился более ста лет, поскольку эксперименты подтверждали обе точки зрения.
Кахая разрешил этот парадокс, включив в расчёты спин — внутреннее «вращение» световых волн. Он представил уравнения движения света в среде в форме, аналогичной уравнению Дирака для релятивистских квантовых частиц. Это позволило чётко разделить роли двух импульсов: импульс Минковского описывает величину импульса, спроецированного на спин, а импульс Абрахама — его среднее значение, которое непосредственно связано с силой, действующей на вещество.
Данный подход не только объединяет две теории, но и предсказывает для света «дрожащее» движение (зиттербевегунг), ранее наблюдавшееся у электронов. Это открытие углубляет понимание взаимодействия света и вещества, что важно для разработки оптических пинцетов, лазерного охлаждения и фотонических устройств.
Больше информации: Adam B. Cahaya, Zitterbewegung, momentum, and spin dynamics of electromagnetic waves in a linear dielectric medium, Physical Review A (2025). DOI: 10.1103/sxh8-q8tq
0 комментариев