理系にゅーす

理系に関する情報を発信! 理系とあるものの文系理系関係なく気になったものを紹介します!

スポンサーリンク

フォトン

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/01/27(火) 23:46:26.03 ID:???.net
掲載日:2015年1月27日

 グラスゴー大学などの研究者チームが、自由空間(物質が存在しない空間)を移動する光を減速させることに初めて成功した。これまで、真空中の光の速度は、一定不変の物理的尺度とされてきたが、今回の結果は
その前提を覆すものだ。

 研究チームは、光子(フォトン)を液晶マスク(liquid-crystal mask)装置に通して形状を変化させ、形状が変化していない光子と速さを競わせる実験を行った。その結果、形状が変化したほうの光子は、1mの移動距離において最大20波長分の遅れが観測された。これは、光が自由空間において減速しうることを示す初めての実験結果だ。

 自由空間中の光の速度は、秒速2億9,979万2,458mであり、この速度は一定不変とこれまで考えられていた。光は、水やガラスの中を通過する間は減速するが、通過した後は再び光速に戻る。しかし今回の実験では、光子はマスクを通過した後も、やや減速した状態を維持した。

 グラスゴー大学の光学研究グループに属するマイルズ・パジェット教授が指揮し、エディンバラにあるヘリオット・ワット大学と共同で実施された今回の研究は、『Science』誌のオンライン先行掲載版「Science Express」に発表された。

 研究チームは今回の実験について説明するのに、光ビームのふるまいを、自転車レースの集団の走りにたとえている。
光は、「粒子」と「波」の両方の性質を併せもつため、個々の光子の形状を「波」として変化させる一方、ふたつの光子の移動速度を「粒子」として競わせることが可能だ。

 自転車レースの集団は、全体としては一定速度で移動していても、個々の選手は集団内での順位を入れ替えつつ、各自異なるスピードで走っている。同じことが光にも当てはまり、1本の光ビームは複数の異なる速度で構成されている。

続きはソースで

<画像>
image from Shuttersock
http://wired.jp/wp-content/uploads/2015/01/shutterstock_165977129.jpg

<参照>
BBC News - Scientists slow the speed of light
http://www.bbc.com/news/uk-scotland-glasgow-west-30944584

University of Glasgow :: University news
http://www.gla.ac.uk/news/headline_388852_en.html

Spatially structured photons that travel in free space slower than the speed of light
http://www.sciencemag.org/content/early/2015/01/21/science.aaa3035

<記事掲載元>
http://wired.jp/2015/01/27/speed-of-light-slowed/

引用元: 【光学】自由空間において光の速度は一定でないことが、初めて証明される

【すごい】自由空間において光の速度は一定でないことが、初めて証明されるの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2014/07/17(木) 23:31:31.10 ID:???.net

コロラド大学ボルダー校らの研究によると、宇宙にあるはずの光の80%が行方不明になっているという。
研究リーダーの Juna Kollmeier 氏は「私たちは大きな明るい部屋にいるのに、あたりを見回しても40ワットの電球1個しか見つからない状態」と新しい研究結果について説明している。

研究チームは、銀河間空間に存在している希薄な水素について分析した。
高エネルギーの紫外光が水素原子に当たると、水素は電気的に中性な原子から荷電イオンに変わる。
分析の結果、宇宙に存在する既知の紫外光(主にクエーサーを光源とする)では説明がつかない、大量の水素イオンが発見された。驚くべきことに、予想値とのズレは400%もあった。

奇妙なことに、このミスマッチは、比較的よく研究されている近くの宇宙だけで現れる。
望遠鏡の焦点を数十億光年先の銀河に合わせると、すべてのつじつまが合っているように見える。
水素のイオン化に必要な光の量の計算が初期宇宙では合うのに、近くの宇宙では合わなくなるという事実は、科学者たちを悩ませた。

このミスマッチは、スーパーコンピュータによる銀河間ガスのシミュレーションを、最新の観測データの分析結果と比較したことで顕在化した。
観測データは、ハッブル宇宙望遠鏡に搭載された宇宙起源分光器(Cosmic Origins Spectrograph)による。

「シミュレーションと観測データは、初期宇宙では、きれいに一致している。近くの宇宙では、過剰な光が実際そこにあると仮定するならば、シミュレーションと観測データはきれいに一致する。シミュレーションが現実を反映していない可能性もあるが、それ自体驚くべき事実といえる。銀河間水素は我々がもっとも良く理解していると考えている宇宙の構成要素だからだ」と研究チームの Benjamin Oppenheimer 氏は話す。

電気的に中性な水素を水素イオンに変えるだけのエネルギーを持った光はイオン化フォトンと呼ばれる。
イオン化フォトンの既知の光源は、クエーサーと若い高温の星の2つしかない。
観測データから、若い星を光源とするイオン化フォトンは、ほとんどがホスト銀河のガスに吸収されることが示唆されている。このため若い星由来のイオン化フォトンが銀河間水素に影響することはないと考えられる。
しかし、研究チームが測定した量の水素イオンを生成するのに必要な光量を生み出すには、既知のクエーサーの個数では少なすぎる。Oppenheimer 氏によると、必要な光源の個数の1/5程度しかないという。
つまり、80%のイオン化フォトンは、どこにあるのか分からない状態ということになる。

これらの不明なイオン化フォトンの光源はどこにあるのか? 何らかの未知の光源が存在している可能性もある。
例えば、ダークマターが崩壊することによって、最終的にこれらの過剰な光の原因になっているのかも知れない。

コロラド大学ボルダー校のプレスリリース:
CU-Boulder instrument onboard Hubble reveals the universe is ‘missing’ light
http://www.colorado.edu/news/releases/2014/07/09/cu-boulder-instrument-onboard-hubble-reveals-universe-%E2%98missing%E2%99-light

論文:The Photon Underproduction Crisis
Juna A. Kollmeier et al. 2014 ApJ 789 L32. doi:10.1088/2041-8205/789/2/L32
http://iopscience.iop.org/2041-8205/789/2/L32/


引用元: 【天文】宇宙にあるはずの光の80%が行方不明


宇宙にあるはずの光の80%は行方不明になっている?の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
~~引用ここから~~

1: おんさ ★@\(^o^)/ 2014/06/14(土) 15:06:40.52 ID:???.net BE:302861487-2BP(1000)

ミシガン大学がめちゃめちゃ省エネなレーザを発明
http://www.gizmodo.jp/2014/06/post_14780.html

(本文)
ポラリトンすごい。

先日、ミシガン大学の研究者がレーザ研究において大きな一歩となる発明をしました。1950年代の半導体ダイオードの発明以来最大の発明と言えそうです。この発明を使って開発されたプロトタイプレーザでは、従来のレーザの250分の1のエネルギーしか消費しないそう。

一般的なレーザでは、利得媒質と呼ばれる素材にエネルギーを与えることで光を増幅してコヒーレント光を発生させます。エネルギーが媒質に送られると、媒質内の電子がエネルギーを吸収し高いエネルギーレベルに上がります。十分な電子にエネルギーが与えられ媒質が励起状態になると、その後に媒質に入ってくるエネルギーは電子が元のエネルギーレベルに戻るように作用します。その際に放出される余分なエネルギーがコヒーレント光です。ただこのプロセスでは、媒質を励起状態にし、媒質電子を発生させるのに大量のエネルギーが必要になります。

今回開発されたミシガン大学のレーザは、従来の利得媒質には頼っていません。代わりに、ポラリトンと呼ばれるユニークな粒子を使っています。ポラリトンは光と物質が半々の準粒子です。ミシガン大学のプレスリリースではこのように説明されています。

続きはソースで

~~引用ここまで~~



引用元: 【技術】ミシガン大学 従来の250分の1しかエネルギーを消費しないレーザを原理実証 [2014/06/14]


ものすごく省エネなレーザを開発!の続きを読む
スポンサーリンク

このページのトップヘ