Een team van natuurkundigen heeft licht in figuur 8- en torusknopen gebonden.
De onderzoekers ontdekten, volgens een paper dat op 30 juli in het tijdschrift Nature Physics is gepubliceerd, hoe ze de golven van twee laserbundels van licht elkaar kunnen laten interfereren en uiteindelijk om elkaar heen laten lopen op manieren waarop u waarschijnlijk eerder associeert met schoenveters of de knopen op een zeilboot.
Maar knopen hoeven niet van touw te zijn, legden de onderzoekers uit in een begeleidende verklaring. In plaats daarvan is een knoop een wiskundige term voor elke vorm in de ruimte die op bepaalde manieren om zichzelf heen loopt. En door gebruik te maken van de complexe vormen die lichtgolven vormen terwijl ze trillen in twee richtingen (op en neer en van links naar rechts) langs hun paden, en de manier waarop die golven met elkaar interageren, waren ze in staat om elektromagnetische lichtvelden in te knopen de lucht.
De knopen in kwestie, schreven de onderzoekers in hun paper, waren voldoende zichtbaar in afbeeldingen van de lichtgolfgegevens om de figuren achten en torussen te identificeren. Ze bevestigden hun bevindingen ook met behulp van formele knooptheorie-wiskunde.
Om de knopen te creëren, hebben de onderzoekers de golfbeweging op en neer en van links naar rechts (de polarisatie) van twee lichtbundels zorgvuldig afgestemd, deels met behulp van technologie die niet anders is dan die van gepolariseerde zonnebrillen. De knopen vormden zich rond 'polarisatiesingulariteiten' waar de bundels elkaar kruisten, plaatsen waar de golflengten van links naar rechts en van boven naar beneden precies gelijk waren, en een aantal andere golflengten van het licht liepen eromheen. Op die punten boog het licht op de manier die de onderzoekers wilden.
"We zijn allemaal bekend met het knopen van knopen in tastbare stoffen zoals schoenveters of lint", zei Mark Dennis, natuurkundige en auteur van de universiteit van Bristol op papier, in de verklaring. 'Met licht wordt het echter iets complexer. Het is niet alleen een enkele draadachtige balk die wordt geknoopt, maar de hele ruimte of het' veld 'waarin het beweegt.'
Dennis en zijn co-auteurs waren geïnteresseerd in de topologie of de complexe wiskundige vormgeving van die ruimte. Ze ontdekten dat het licht meer gaten vormde toen het knoopte dan verwacht, waardoor er ruimtes overblijven zonder significante energie van de stralen.
Onderweg hopen de onderzoekers nog complexere lichte knopen te ontwikkelen; ze hopen dat deze technologie de ontwikkeling van nauwkeuriger afgestemde lichtbronnen zal versnellen. Maar op dit moment, voor onderzoekers, bestudeert het meest interessante deel van het verhaal nog steeds de topologie van deze vreemde singulariteiten.
