Natuurkundigen hebben een ring gebouwd waarin lichtpulsen rond elkaar cirkelen en de normale regels die het gedrag van licht beheersen niet meer van toepassing zijn.
Onder normale omstandigheden vertoont licht bepaalde kinderen met fysieke symmetrie. Ten eerste, als je een geluidsband naar voren en dan naar achteren zou afspelen, zou je zien dat het zich op dezelfde manier gedraagt in beide richtingen in de tijd. Dit wordt tijd-omkeringssymmetrie genoemd. En ten tweede heeft licht, dat als een golf door de wereld kan bewegen, polarisatie genoemd: hoe het oscilleert ten opzichte van de beweging van de golf. Die polarisatie blijft meestal hetzelfde, wat een ander type symmetrie oplevert.
Maar binnen dit ringvormige apparaat verliest licht zijn symmetrie voor tijdomkering en verandert het zijn polarisatie. Binnen de ring draaien lichtgolven rondjes en resoneren met elkaar, waardoor effecten ontstaan die normaal niet bestaan in de buitenwereld.
Onderzoekers wisten al dat, wanneer licht binnen bepaalde ringen rond stuitert, het zijn tijd-omkeringssymmetrie kan verliezen. De toppen van de golven verschijnen niet op het punt dat symmetrie dicteert dat ze binnen de optische ring zouden moeten zijn. Maar in een nieuw artikel, dat donderdag (10 januari) in het tijdschrift Physical Review Letters werd gepubliceerd, toonde een team van het National Physical Laboratory aan dat dit tegelijk met spontane veranderingen in polarisatie kan gebeuren.
Toen het team zorgvuldig getimede pulsen van laserlicht in een apparaat genaamd "optische ringresonator" pompte, rangschikten de pieken van het licht zichzelf op manieren die onmogelijk waren onder tijd-omkeringssymmetrie. Terwijl ze elkaar omcirkelden, vormden ze patronen die maar in één richting in de tijd werken. Tegelijkertijd verloor het licht zijn verticale polarisatie - de golven stopten met strikt op en neer bewegen en vormden in plaats daarvan ellipsen.
Dit onderzoek, aldus de natuurkundigen in een verklaring, opent nieuwe deuren voor het manipuleren van licht. Het zal onderzoekers in staat stellen om met meer precisie te werken en nieuwe ontwerpen te bedenken voor optische schakelingen die in apparaten zoals atoomklokken en kwantumcomputers passen. En het vertelt de wetenschap iets over licht dat het nog nooit eerder had gekend.
