Článek
Již od 18. století víme, že kolem dvou hmotných těles v prostoru existují zvláštní body. Platí to v případě, pokud jedno těleso obíhá kolem druhého. Existují místa, která se pohybují s menším obíhajícím objektem, která nikdy nemění svou vzdálenost. Jsou to skvělá místa pro parkování kosmických sond a dalekohledů. A ukázalo se, že toto uspořádání lze okopírovat a dokonce s ním zachytit světlo.
Vědci z Viterbiho školy USC uskutečnili první pozorování řízených optických vln nazývaných trojské paprsky. Kontraintuitivně nejsou tyto fotonické vlnoplochy uvězněny v žádné zemi, ale jsou v místech, kde neexistují žádné konvenční struktury vlnovodů. To, co umožňuje toto neočekávané chování, je přítomnost opticky indukovaných Lagrangeových bodů, stejných stabilních pozic, které jsou zodpovědné za zachycení trojských asteroidů v systému Slunce - Jupiter.
Lagrangeovy body jsou pojmenované podle italského matematika 18. století, Josepha Louise Lagrangeho, který spolu s Leonhardem Eulerem, předpověděl jejich existenci. Vezměme si například soustavu Země - Slunce. Pět Lagrangeových bodů se pohybuje kolem Slunce ve stejnou dobu jako Země a oběhne ji za jeden rok. První z nich, L1, se nachází mezi Zemí a Sluncem. Druhý z nich, L2, se nachází za Zemí a je to místo, kam jsme umístili některé teleskopy, jako je JWST. Třetí, L3, se nachází diametrálně odlišně na oběžné dráze Země za Sluncem.
Dynamika nebeského a optického paprsku v blízkosti stabilního lagrangeova bodu. A) pět lagrangeových bodů v soustavě slunce-jupiter. B) experimentální nastavení používané k pozorování optických vázaných stavů trojského koně (jasně žlutý paprsek). Stabilní lagrangeův bod je vytvořen pomocí termo-optického efektu.
Poslední dva body, L4 a L5, se nacházejí také na oběžné dráze Země, ale předcházejí a následují naši planetu pod velmi specifickým úhlem 60 stupňů vzhledem k přímce mezi Zemí a Sluncem. V případě Jupiteru se jedná o polohy trojských planetek.
Vědci zvažovali, zda by se něco podobného dalo vytvořit v neobvyklých optických systémech (z kapaliny nebo plynů). Šlo o to vytvořit oblast, do které by paprsky světla přirozeně dopadaly a tým z Jihokalifornské univerzity zjistil, jak na to.
Tým umístil železný drát do trubice obsahující křemíkový polymer. Následně byla použita elektrická energie, která vytvořila teplo a změnila optické vlastnosti polymeru. Použitý drát měl tvar šroubovice a vytvářel změny srovnatelné s Lagrangeovými body, které zachycují světlo. Výzkumníci toto zachycené světlo nazývají „trojské paprsky“.
„Naše práce ukazuje, že tento proces dokáže zachytit světlo způsobem, který nebyl dříve představitelný. Tato zjištění mohou mít důsledky i mimo standardní optická vlnovodná schémata a mohla by se univerzálně uplatnit v jiných vlnových systémech, jako je akustika a ultrachladné atomy,“ uvedl ve svém prohlášení profesor Mercedeh Khajavikhan, který výzkum spoluvedl.
„Je vždy fascinující sledovat, jak lze koncepty, které vznikly v nesouvisejících oborech, jako je nebeská mechanika, využít v jiných oblastech, například v optice.“
Zjištění byla podrobně popsána v novém článku v časopise Nature Physics.
