Nesenais zinātniskais atklājums sniedz negaidītu skaidrojumu vienai no lielākajām fizikas mīklām un paver durvis vēl pārsteidzošākiem atklājumiem.
Vairāk nekā gadsimtu impulss gaismas, šķērsojot materiālu, izraisīja strīdus fizikā, pretstatot Ābrahama teoriju Minkovska teorijai. Nesenais teorētiskais pētījums, kas publicēts žurnālā Muy Interesante, apvieno abas pozīcijas, izmantojot kvantu spinu — svarīgu gaismas īpašību, kas izskaidro, kā tiek pārnests tās lineārais impulss, mijiedarbojoties ar matēriju; citiem vārdiem sakot, tas palīdz mums saprast, kā gaisma stumj vai pārvieto objektus, šķērsojot dažādus materiālus.
Šis priekšlikums piedāvā jaunu skatījumu uz fundamentālu problēmu un paredz sasniegumus optikas un kvantu tehnoloģiju jomā. Kopš pirmā gaismas refrakcijas — staru virziena izmaiņas, kad tie šķērso ūdeni vai stiklu — analīzes, galvenais jautājums bija, vai gaisma iegūst impulsu vai zaudē to vidē.
Saskaņā ar Minkovska teoriju , impulss palielinās, ieejot blīvākā materiālā, savukārt Abrahams apgalvoja, ka tas samazinās mazākas izplatīšanās ātruma dēļ. Desmitgadēm ilgi abas interpretācijas pastāvēja līdzās, bet deva pretējus rezultātus, kurus eksperimenti nespēja saskaņot. Šī realitāte mulsināja zinātniekus, jo mērījumi neatbilda nevienai no teorijām.
Fiziķa Ādama B. Kahaijas izstrādātā modelis neatsaka nevienu no iepriekšējām teorijām, bet, gluži pretēji, apvieno tās, ieviešot spinu — gaismas iekšējo kvantu rotāciju (t. i., iekšējo rotāciju, kas piemīt gaismai). Kahaija vārdiem: „Abrahama impulss ir sagaidāmais impulsa vērtība, kas projicēta uz spinu, bet Minkovska impulss ir tā lielums”. Tādējādi katrs impulsa veids atspoguļo dažādus viena un tā paša fizikālā fenomena aspektus.
Šis zinātniskais atklājums balstās uz formulējumu, kas iedvesmots no slavenā Diraka vienādojuma, ko izmanto, lai aprakstītu relativitātes daļiņas, piemēram, elektronu. Šajā modelī spins ir iekļauts vienādojumos, kas apraksta gaismas izplatīšanos dielektriskās vidēs ; tas nozīmē, ka šī īpašība tagad tiek ņemta vērā, lai labāk izprastu, kā gaismas uzvedas, izplatoties caur dažādiem materiāliem.
Modelis pieņem, ka gaisma sastāv no labās un kreisās polarizācijas komponentiem, kas netieši mijiedarbojas ar dipolu (sistēma, kas sastāv no diviem pretējiem galiem, piemēram, pozitīva un negatīva lādiņa, kas atdalīti ar noteiktu attālumu) svārstībām materiāla iekšienē. Šī parādība rada tā saucamo “kvantu svārstību” (zitterbewegung), kas ir raksturīga Daikara vienādojumā aprakstītajām daļiņām un tagad tiek prognozēta arī gaismā.
Kvantu zemestrīce rodas sakarā ar saikni starp gaismas iekšējām sastāvdaļām. Modeļa aprēķini liecina, ka šis efekts parāda gaismas uzvedības atkarību vidē no tās iekšējās kvantu struktūras. Tādējādi refrakcija vairs netiek uzskatīta par izņēmuma ģeometrisku parādību, bet sāk tikt saprasta kā dziļas iekšējās dinamikas izpausme.
Vienkāršāk sakot, tas nozīmē, ka gaismā ir kustīgas un mijiedarbībā esošas daļas, un tas ietekmē to, kā tā maina virzienu, pārejot no viena materiāla uz citu. Tātad tagad mēs zinām, ka gaismu novirza ne tikai ārējie faktori, bet arī iekšējie procesi.
Eksperimentālā plānā modelis paredz, ka Minkovska impulss atbilst impulsa lielumam, kas projicēts uz spinu, kas iegūts no sistēmas enerģijas-impulsa dispersijas. Tādējādi Snells likums, kas nosaka gaismas optisko ceļu, ir saistīts ar šo vērtību. Savukārt Abrahama impulss rodas kā vidējā vērtība enerģijas pārneses, ko veic Lorencas spēks uz materiāla dipoliem. Abi impulsi rodas no viena un tā paša fizikālā modeļa, bet attēlo dažādus aspektus: viens ir saistīts ar kustību, bet otrs — ar enerģijas pārnesi.
Vienkāršāk sakot, tas nozīmē, ka viens no impulsiem apraksta, kur un kā gaismas kustas, ieejot materiālā, bet otrs parāda, cik daudz enerģijas gaismas pārnes uz materiāla sīkākajām daļiņām (dipoliem). Abas koncepcijas balstās uz vienu un to pašu principu, bet viena apraksta kustību, bet otra — enerģiju.
Kakaja pieņem, ka kvantu svārstības var atklāt, manipulējot viļņu paketes strukturētās vidēs vai izmantojot polarizācijas jutīgus mērījumus, kas ir līdzīgi tiem, kurus veic optiskajos rezonatoros. Kvantu spina integrācija modelī ļauj apsvērt perspektīvus pielietojumus fotonu materiālu izstrādē, optiskās manipulācijas sistēmās un kvantu skaitļošanas ierīcēs, kas balstās uz fotoni.
Šī pieeja noskaidro konceptuālo dilemmu un sniedz zinātnes un tehnoloģiju kopienai jaunus instrumentus gaismas impulsa vadībai sarežģītās sistēmās. Tā neapgāž iepriekšējās teorijas, bet, gluži pretēji, parāda, ka abas teorijas ir pamatotas un savstarpēji papildina viena otru, ja tās interpretē atbilstošā fizikālajā kontekstā.
Vienkāršāk sakot, tas nozīmē, ka, izmantojot īpašas metodes gaismas manipulēšanai un tās polarizācijas mērīšanai, varbūt izdosies novērot šo kvantu svārstību. Turklāt kvantu spina pievienošana modelim palīdz mums iedomāties jaunus gaismas izmantošanas veidus mūsdienu materiālos un tehnoloģijās, piemēram, fotonu datoros. Tādējādi šis darbs palīdz atrisināt senu jautājumu un piedāvā jaunus instrumentus gaismas efektīvākai izmantošanai, parādot, ka vecās teorijas joprojām ir noderīgas, ja tās saprot pareizā kontekstā.
