Adam B. Cahaya tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriİşıq su və ya şüşə kimi bir mühitə daxil olduqda, əyilir və onun içəridə nə qədər impuls daşıması ilə bağlı çoxdan bəri sual yaranır. Təcrübəni spin üzərində proyeksiya etməklə mən ardıcıl bir şəkil tapdım: daha böyük Minkowski impulsu bu spinlə proqnozlaşdırılan impulsun böyüklüyünə uyğundur, kiçik Abraham impulsu isə vektorun gözlənilən dəyəridir. Kredit: Adam B. Cahaya

Bir stəkan suya bir fənər yandırdığınız zaman şüa əyilir. Qədim dövrlərdən bəri tanış olan bu sadə müşahidə fizikada ən qədim tapmacalardan birini gizlədir: işığın mühitə daxil olduğu zaman impulsuna həqiqətən nə olur?

Kvant fizikasında işıq sadəcə dalğa deyil, həm də enerji və impuls daşıyan hissəcik kimi davranır . Bir əsrdən çoxdur ki, elm adamları işığın maddənin içindəki impulsunun boş kosmosdakından daha böyük və ya kiçik olduğunu müzakirə edirlər. Rəqabət edən iki cavab daha böyük olan və işığın necə əyildiyini izah edən Minkovski impulsu və daha kiçik olan və işığın mühitə verdiyi faktiki təkan və ya çəkməyə uyğun gələn İbrahim impulsu kimi tanınır.

Mübahisə heç vaxt bitmədi, çünki təcrübələr hər iki tərəfi təsdiqləyirdi. Bəzi qurğular daha böyük Minkowski dəyərini ölçdü, digərləri İbrahimi dəstəklədi və fizikləri paradoksla tərk etdi.

Bunun nə üçün əhəmiyyəti var?

İlk baxışda Abraham-Minkowski debatı texniki çəkişmə kimi görünə bilər. Ancaq bu, dərin bir sualı kəsir: Dalğaların və hissəciklərin bir-birinə qarışdığı sistemlərdə impulsu necə təyin edirik? Cavab təkcə fundamental fizika haqqında anlayışımızı deyil, həm də işıq-maddə qarşılıqlı təsirinin dəqiq idarə edilməsinə əsaslanan optik maqqaşlar , lazer soyutma və fotonik cihazlar kimi texnologiyaları formalaşdırır.

Mən bu layihəyə başlayanda bu əsrlik mübahisəni yenidən nəzərdən keçirməyə başladım. Tapdığım odur ki, qərar Abraham və Minkowski arasında seçim etməkdə deyil, hər ikisinin düzgün olduğunu qəbul etməkdədir – bir dəfə şəkilə spin daxil etdikdən sonra. Mənim işim Physical Review A jurnalında dərc olunub .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1758798968&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-09-century-puzzle-momentum.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1758798968787&bpp=1&bdt=122&idt=52&shv=r20250922&mjsv=m202509180101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758798875%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758798875%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1758798875%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3964502780649&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1955&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094693%2C31094742%2C31094806&oid=2&pvsid=2303391489056187&tmod=1785916501&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=180

Çatışmayan parça: Spin

Spin, işıq dalğalarının daxili “twist”, enerji və ya impuls kimi əsas kvant xüsusiyyətidir. İmpulsun spinə proyeksiyası ilə mən vahid təsvir tapdım: Minkovski impulsu bu spinlə proqnozlaşdırılan impulsun böyüklüyünə uyğundur, İbrahim impulsu isə onun gözlənilən dəyəridir – əslində hərəkəti idarə edən və mühitdəki Lorentz qüvvəsinə birbaşa bağlı olan orta.

Bu, problemi yenidən gündəmə gətirir: Abraham və Minkovski rəqib deyil, eyni spin-momentum strukturunun bir-birini tamamlayan aspektləridir.

Elektronlardan işığa qədər

Bu nəticəyə çatmaq üçün mən relativistik kvant hissəciklərini təsvir edən məşhur Dirak tənliyinə bənzər bir formada bir mühitdə işığın hərəkət tənliklərini yazdım.

Bu yanaşma, spini işıq üçün yaxşı bir kvant rəqəminə çevirir və Minkowski və Abraham impulsunun rollarını aydın şəkildə ayırmağa imkan verir. O, həmçinin elektronlar kimi Dirac hissəcikləri ilə uzun müddət əlaqəli olan işığın titrəyiş hərəkətini – zitterbewegung kimi rəqsi proqnozlaşdırır.

Fikirləri bağlamaq

Mənim üçün bu səyahət bir əsrlik tapmacanı həll etməkdən daha çox şey idi. Bu, fizikada uzun müddətdir davam edən suallara bəzən daha dərin simmetriya obyektivindən – bu halda işığın özünün fırlanmasından baxaraq necə yenidən tərtib oluna biləcəyini göstərir.

Məni ən çox həyəcanlandıran odur ki, bu çərçivə nəhayət iki perspektivi birləşdirir. Abraham və Minkowski qarşıdurmada olmaq əvəzinə, onlar eyni əsas strukturun müxtəlif tərəflərini təsvir edirlər. İşıq əyilir, itələyir və hətta titrəyir. Onun fırlanması bu davranışları birləşdirir, refraksiya həndəsəsini impuls ötürülməsi mexanikası ilə əlaqələndirir.

Mənə görə bu, dərin bir şeyi gücləndirir: işıq dalğa kimi təsvir olunsa da, şübhəsiz ki, hissəcik kimi bir xarakter daşıyır.

Bu hekayə Elm X Dialoqunun bir hissəsidir , burada tədqiqatçılar dərc olunmuş tədqiqat məqalələrinin nəticələrini bildirə bilərlər. Science X Dialoq və necə iştirak etmək barədə məlumat üçün bu səhifəyə daxil olun .

Daha çox məlumat: Adam B. Cahaya, Zitterbewegung , xətti dielektrik mühitdə elektromaqnit dalğalarının impuls və spin dinamikası, Fiziki İcmal A (2025). DOI: 10.1103/sxh8-q8tq

Jurnal məlumatı: Physical Review A 

Adam B. Cahaya, İndoneziya Universitetində fizika üzrə dosentdir. Cahaya-nın tədqiqatları spin dinamikasına xüsusi diqqət yetirməklə nəzəri qatılaşdırılmış maddə fizikasına yönəlmişdir.

Cahaya B.Sc., M.Sc. və Dr.Sc. bitirmişdir. Yaponiyanın Tohoku Universitetində fizika üzrə, spin dinamikasını və onların gələcək nəsil spintronik cihazlarda rolunu araşdırır. O vaxtdan bəri Cahaya’nın işi nanoölçülü kondensasiya olunmuş maddə sistemlərində kvant hadisələri və spin dinamikasını – təkcə hərəkət edən elektronların spinini deyil, həm də maqnonların və fotonların davranışını araşdırmaq üçün genişləndi.

Daha çox araşdırın

Güclü maqnit sahələri maqnitovertik maddədə bucaq momentum dinamikasını dəyişdirir