Một đội hợp tác nghiên cứu gồm các nhà khoa học đến từ vài viện nghiên cứu ở Tây Ban Nha và Mĩ vừa công bố rằng họ vừa tìm thấy một tính chất mới của ánh sáng – gọi là tự xoắn (self-torque). Trong bài báo của họ đăng trên tạp chí Science, nhóm nghiên cứu mô tả cách họ phát hiện ra tính chất mới trên và những ứng dụng khả dĩ cho nó.
Các nhà khoa học đã biết từ lâu về những tính chất của ánh sáng, ví dụ như bước sóng. Mới đây hơn, các nhà nghiên cứu tìm thấy rằng ánh sáng còn có thể bị xoắn, một tính chất gọi là moment động lượng. Các chùm tia với moment động lượng có cấu trúc cao được nói là có moment động lượng quỹ đạo (OAM – orbital angular momentum), và được gọi là chùm tia xoắn (vortex beam). Chúng xuất hiện dưới dạng một xoắn ốc vây xung quanh một tâm chung, và khi chúng gặp một bề mặt phẳng, chúng hiện ra dưới dạng hình bánh vòng. Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu đang làm việc với các chùm OAM thì họ tìm thấy ánh sáng hành xử theo một cách chưa từng thấy trước đây.
Thí nghiệm cho chiếu hai chùm tia laser vào một đám mây khí argon – làm thế buộc hai chùm chồng lên nhau, và chúng hợp lại và ló ra dưới dạng một chùm tia duy nhất ở phía bên kia đám mây argon. Kết quả là một loại chùm xoắn. Rồi các nhà nghiên cứu tự hỏi điều gì sẽ xảy ra nếu hai laser có moment động lượng quỹ đạo khác nhau và lệch pha nhau một chút. Kết quả là một chùm tia trông giống như một cái mở nút chai với bước xoắn thay đổi từ từ. Và khi chùm tia gặp phải một bề mặt phẳng, nó trông giống như trăng lưỡi liềm. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng nếu nhìn theo một cách khác, thì một photon độc thân ở phía trước chùm tia đang quay xung quanh tâm của nó hơi chậm hơn một photon độc thân ở phía sau chùm tia. Các nhà nghiên cứu tạm đặt tên cho tính chất mới này là tự xoắn – và không những nó là một tính chất mới được khám phá của ánh sáng, mà nó còn chưa từng được dự đoán trước đây.
Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng có thể sử dụng kĩ thuật mới của họ để điều biến moment động lượng quỹ đạo của ánh sáng theo kiểu y hệt như điều biến tần số trong thiết bị viễn thông. Từ đây có thể dẫn tới sự phát triển những dụng cụ mới lạ dùng để thao tác với những vật liệu cực nhỏ.
Tham khảo: Laura Rego et al. Generation of extreme-ultraviolet beams with time-varying orbital angular momentum, Science (2019). DOI: 10.1126/science.aaw9486
Nguồn: PhysOrg.com
