회전하는 가스는 빛의 편광을 회전시킵니다.

회전하는 가스는 빛의 편광을 회전시킵니다.

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회전하는 가스는 빛의 편광을 회전시킵니다 .

실험을 통해 광선이 회전하는 분자의 가스를 통과할 때 광선의 편광이 회전한다는 사실이 확인되었습니다 . 이는 이전에는 회전하는 고체에서만 관찰된 현상이었습니다 .

923년 엔리코 페르미(Enrico Fermi)는 회전하는 매질에서 빛의 전파에 대한 예측을 했습니다. 그는 선형 편광된 빛이 회전하는 유전체 물질을 통과할 때 빛의 편광 각도가 회전할 것이라고 추측했으며, 이를 편광 드래그라고 명명했습니다. 이전에 연구원들은 회전하는 고체를 통과하는 빛의 편광 항력을 관찰했습니다. 이제 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 Valery Milner와 동료들은 가스[ 1 ]를 사용하여 이 현상을 실험적으로 관찰했습니다 . 편광 항력은 펄서와 같은 천체 물리학 시스템에서 발생하여 방출된 빛의 편광에 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.

그들의 실험에서 팀은 질소, 산소, 이산화탄소 또는 공기로 구성된 가스를 사용했습니다. 가스의 분자를 회전시키기 위해 선형 편광이 가속 속도로 회전하는 광학 원심 분리기로 알려진 레이저 필드를 가스에 적용했습니다. 각 분자가 원심분리기와 상호작용할 때 극도로 높은 회전 상태로 여기되어 몇 THz에서 회전했습니다. 다음으로, 팀은 회전하는 분자 가스에 피코초 펄스 레이저를 조사했습니다. 그런 다음 그들은 원심 분리기 빔을 끄고 펄스 레이저의 편광을 모니터링했습니다.

그들의 측정은 약 1mm의 거리에서 6THz에서 회전하는 분자에 대해 레이저의 편광 각도가 약 0.2밀리라디안만큼 회전했음을 보여줍니다. 팀은 원심분리기의 주파수를 변경하여 이 각도를 조정할 수 있음을 보여주었습니다. 관찰은 이론적 예측과 일치합니다. 분자 충돌로 인해 효과가 빠르게 감소하기 때문에 편광 회전은 원심분리기를 끈 후 몇 나노초 이내에 발생했습니다.

수정(2021년 8월 12일): 티저가 업데이트되어 초기 버전이 암시하는 것처럼 기체가 아닌 고체에 대해 공식화된 Fermi의 원래 예측에 대한 부정확성을 수정했습니다.

20년 이상 동안 물리학자들은 다음과 같은 역설과 씨름해 왔습니다. 태양의 대기가 강하게 자화되어 있다는 증거에도 불구하고 흡수선 중 하나의 주파수에서 태양광의 선형 편광은 몇 밀리가우스. 스위스의 Istituto Ricerche Solari Locarno와 스페인의 Instituto de Astrofísica de Canarias 팀은 최근에 개발된 원자-광자 상호 작용 이론을 적용하여 이 충돌을 해결했습니다[ 1 ]. 그들의 모델은 태양의 가우스 강도 자기장이 있는 상태에서 불가사의한 편광 신호를 재현합니다.

태양 대기의 조용한 영역(흑점 외부)에서 우리에게 도달하는 대부분의 빛은 선형으로 편광됩니다. 태양의 흡수선에서 이러한 편광은 태양의 이방성 복사장이 대기의 원자에서 "원자 수준의 편광"(원자 에너지 하위 수준의 인구 불균형)을 유도하기 때문에 발생합니다. 지금까지 나트륨의 특정 스펙트럼 특성의 편광 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴흡수선 - 대기 중 나트륨 원자의 바닥 수준이 실질적으로 분극된 경우에만 설명할 수 있습니다. 그러나 태양 자기장은 원자가 스펙트럼 기능을 담당하는 전이를 겪기 전에 이러한 지상 분극을 파괴할 것으로 예측되었습니다.

새로운 모델에서 연구원들은 이전 치료법과 달리 초미세 구조 전이에 걸친 광 강도의 스펙트럼 변화를 설명하는 최근 개발된 편광 복사 전달 이론을 적용합니다. 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴흡수선. 이러한 작은 변화를 포함함으로써(균일한 스펙트럼 강도를 가정하는 대신) 모델은 관찰된 편광을 재현할 수 있습니다. 알 수 없는 노드 유형: 글꼴알 수 없는 노드 유형: 글꼴접지 수준의 편광이 없어도 라인. 연구원들은 이러한 역설에 대한 해결이 태양 대기의 복잡한 자기에 대한 새로운 조사를 가능하게 할 것이라고 말합니다.

입자의 움직임을 추적하는 한 가지 방법은 일련의 입자 이미지를 촬영한 다음 이미지 프레임 간의 위치 이동을 추적하는 것입니다. 위치 변경의 감도를 개선하려면 일반적으로 확대가 필요합니다. 즉, 추적할 수 있는 단계의 크기와 입자를 모니터링할 수 있는 영역 간에 균형이 필요합니다. 이제 프랑스 PSL 대학의 스테파노 에임(Stefano Aime)과 동료들은 시야를 희생하지 않고 최첨단 현미경과 비교할 수 있는 10nm까지 움직이는 요소의 3D 변위를 시각화할 수 있는 이미징 기술을 개발했습니다. [ 1 ] . 동적 스펙클 홀로그래피라고 불리는 이 기술은 일반적으로 마이크로미터 크기의 물체를 필요로 하는 다른 방법과 달리 빛을 산란시키는 모든 것과 함께 작동합니다.

그들의 방법을 입증하기 위해 팀은 균열이 전파됨에 따라 콜로이드 겔의 변형을 시각화하는 데 사용했습니다. 그들은 두 개의 유리창 사이에 젤을 끼우고 젤에 미네랄 오일을 주입하여 균열을 일으켰습니다. 그런 다음 그들은 겔을 겨냥한 두 개의 레이저를 번갈아 켜고 끄며 각각 다른 방향에서 겔을 비춥니다. 샘플의 양쪽에 하나씩 두 대의 카메라가 균열이 커짐에 따라 젤에 의해 산란된 레이저 빛을 포착했습니다. 이러한 "반점 패턴"을 사용하여 연구원들은 젤의 완전한 3D 변형을 재구성할 수 있음을 보여주었습니다.

이 재구성은 젤이 전통적인 골절 역학에 기반한 예측과 상당히 다른 방식으로 변형된다는 것을 보여줍니다. 놀라운 발견이라고 팀은 말합니다. 그들은 그 결과가 균열이 전파됨에 따라 겔의 내부 장력이 재료를 떼어낸다는 것을 시사한다고 덧붙였습니다.

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