Международная группа учёных под руководством исследователей Университета Восточной Англии (UEA) и в сотрудничестве с коллегами из Южной Африки заявила об неожиданном свойстве света: при определённой подготовке пучки могут развивать зоны вращения по мере продвижения через свободное пространство без применения специальных линз, зеркал или материалов. Результаты подчеркивают существование у света скрытой геометрии, способной влиять на его поведение так, как ранее считалось трудно достижимым.

Эксперименты показывают, что свет, настроенный в нужной внутренней геометрии, может естественным образом демонстрировать характер вращения и явление, называемое chirality — когда отдельные участки пучка начинают вращаться по мере движения. При этом не требуется прохождение через инженерные материалы или дополнительные оптические устройства; ключ к эффекту — балансированная начальная конфигурация пучка.

По словам доктора Кэйна Форбса из отдела химии, фармакологии и фармакологии UEA, задача состоит в том, чтобы подготовить свет определённым образом: «Наши работы показывают, что свет может естественно развивать это поведение без внешних оптических компонентов; нужно лишь корректно подготовить свет». Эти слова подчёркивают идею автономного появления вращения за счёт встроенной топологии пучка.

Авторы объясняют, что необычное поведение основывается на топологии — математическом языке, описывающем свойства, сохраняющиеся при деформациях объектов. Световая поляризация несёт топологическую «подпись», которая сохраняется даже когда пучок меняет форму в движении, что позволяют увидеть лево- и правосторонние вращения там, где ранее не ожидали. Простая аналогия с чашкой и пончиком служит примером: обе фигуры имеют одну дырку, и именно эта черта задаёт их топологическую идентичность.

Исследование демонстрирует, что управлять вращением можно через исходную структуру пучка, а не через сложные материалы или сложные оптические поверхности. По словам доктора Нэйпа из Университета Витватерсранда, это открывает путь к более доступным технологиям в диагностике, передаче данных и квантовых системах, где устойчивость к шумам и кодирование информации в разных вращениях имеют значение.