Физики Университета ИТМО вместе с коллегами из Харбинского инженерного университета (Китай) и Университета Квин (Канада) показали, что спин света может вести себя как ось вращающейся юлы. Для этого электромагнитное поле нужно «сложить» из двух световых волн с разными частотами.
У любой элементарной частицы, в том числе у фотона, есть спин — собственный момент импульса. Если смотреть на свет как на волну, его спин связан с поляризацией, то есть с тем, как колеблется электромагнитное поле. Свет может передавать момент импульса веществу и заставлять его вращаться, поэтому поведение спина важно для взаимодействия света с материей.
Исследователи предложили заменить магнитное поле особой конфигурацией самого света. Они совместили две волны с разными поляризациями и немного различающимися частотами, идущие перпендикулярно друг другу. Спин суммарного поля начал прецессировать так же, как спин электрона в магнитном поле. Роль магнитного поля здесь играет сама конфигурация волн, а частоту прецессии определяет разность их частот.
Характер движения зависит от того, насколько различаются частоты. Если они близки, спин медленно и плавно обходит конус. Если разница большая, к медленному вращению добавляются быстрые колебания, как у юлы, которая не только описывает круг, но и покачивается.
Пока это теоретический результат: эффект получен в расчётах. По словам авторов, такое движение спина электромагнитного поля показано впервые. Работа поддержана грантом РНФ.
В перспективе явление может лечь в основу нового способа передачи информации. Сейчас развиваются спинтронные устройства, в которых носителем данных служит спин электронов. Коллектив Нового физтеха ИТМО продолжает исследования в сторону «оптической» спинтроники, где эту роль будет играть спин света.
