Вот эксперимент, важность которого фактически зависит от того, как Вы нарезаете его. Физики в Нидерландах говорят, что обнаружили новый поворот на дифракции — явление, в котором множество объектов, таких как атомы в кристалле перенаправляет свет в определенных направлениях.
Новый результат казался бы шагу стороны фундаментальным пределом, установленным старой веком теорией из учебника дифракции. Но допустимое противоречие может возникнуть просто из того, как исследователи рассматривают свою подобную кристаллу структуру, говорят другие.Разногласие все сводится к интерпретации простой формулы, найденной в фактически каждом учебнике по физике, известном как закон Брэгга. Виллем Вос, физик в университете Twente в Нидерландах, говорит, что «унижен», чтобы думать, что он и его бригада, возможно, нашли новое явление, предоставляющее исключение тому правилу. «Я все еще задаюсь вопросом время от времени, ‘Хорошо, что является нами делающий неправильно’».
Другие ничего не говорят, кроме протяжения интерпретации эксперимента слишком далеко. «Способ, которым представлена работа, возможно, выдвигает ее немного тяжелее, чем это должно было быть», говорит Стивен Джонсон, теоретик в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.Дифракция происходит, когда световые лучи как рентгеновские лучи рассеиваются от регулярного множества объектов, таких как атомы в кристалле. Такое множество может считаться рядом параллельных самолетов, и когда световые волны размышляют от соседних самолетов под определенными углами, они могут укрепить друг друга для производства особенно сильного потока света.
То, что поющая хором радиация происходит, только если длина волны света, интервал самолетов и угол, под которым свет ударяет их, настраиваются просто право, согласно простой формуле в законе Брэгга.Вот почему ученые могут вывести структуру кристалла путем вращения его посредством всех ориентаций в луче рентгеновских лучей фиксированной длины волны и наблюдения направлений, в которых рассеяны рентгеновские лучи. В течение многих десятилетий такая кристаллография рентгеновских лучей была обязательным инструментом ученых всех полос, предоставления возможности, например, биологи для определения структур десятков тысяч протеинов. Но закон Брэгга предсказывает, что длина волны света должна быть короче, чем дважды расстояние между соседними самолетами — следовательно потребность в рентгеновских лучах с длинами волны подмиллимикрона для исследования реальных кристаллов.
Теперь, однако, Vos и его коллеги в университете Twente нашли путь к шагу стороны, которые ограничивают, как они сообщают в газете в прессе в Physical Review Letters.Вместо того, чтобы работать с реальным кристаллом и рентгеновскими лучами, физики работали с так называемым фотонным кристаллом, пластиной кремния с двумерным прямоугольным множеством отверстий на 155 миллимикронов в нем и почти инфракрасного света более длинной длины волны. Они блистали свет в через край пластины, перпендикуляра к рядам отверстий, и ожидали, что свет дифрагирует назад, если его длина волны была дважды интервалом рядов на 347 миллимикронов. Вместо этого более длинный дифрагированный свет длины волны отступает.
Наблюдение за тем явлением — который исследователи называют «подбрэгговской дифракцией» — прибыло в 2007. «Мы обдумывали его в течение длительного времени», говорит Вос.В новой газете исследователи объясняют, что продолжается. Ключ – то, что кристалл может быть нарезан не только в горизонтальные ряды отверстий, но также и как диагональные ряды. Фактически, это может быть нарезано в диагональных самолетах двумя различными способами (см. рис.).
Свет дифрагировал от обоих наборов самолетов одновременно в процессе, известном как многократная дифракция, посылая две волны, слегка колеблющиеся почти боком через кристалл. Но те две волны накладываются и вмешиваются друг в друга для производства общего потока света назад из кристалла. К тому же, потому что расстояние между диагональными самолетами больше, чем расстояние между горизонтальными плоскостями, дифракция происходит даже при том, что длина волны света более длинна, чем дважды расстояние между горизонтальными плоскостями.Таким образом многократная дифракция производит отраженный луч в длине волны дольше, чем угол отражения и интервала горизонтальных плоскостей должен позволить, когда закон Брэгга применяется к ним.
Это является новым, говорит Вос. «Мы не могли найти никого, кто наблюдал это прежде», говорит он. Ранее, многократная дифракция была замечена только в длинах волны короче, чем законный предел Брэгга, говорит Вос.
Но новый результат действительно удивителен? Свет фактически дифрагировал от двух наборов диагональных самолетов. И все соглашаются, что для тех взаимодействий, формула Брэгга держится очень хорошо.
Фактически, отражение, кажется, происходит в неожиданно длинной длине волны, только если каждый использует меньший интервал горизонтальных плоскостей для предсказания длины волны. Поскольку это не интервал соответствующих самолетов, подбрэгговские дифракции имени что-то вроде неправильного употребления, говорит Джонсон.
Вмешательство действительно посылает свет в странном направлении, но необычные результаты часто появляются, когда существуют многократные дифрагированные волны, говорит Дж. Фризо ван дер Вин, физик рентгеновских лучей в Институте Пола Шеррера в Villigen, Швейцария. «Это – что-то вроде удивления, что волну передают обратно вдоль направления, что это прибыло, но эти вещи происходят с многократной дифракцией», говорит он.
Так является подбрэгговская дифракция действительно чем-то новым? Больше данных не вынесет решение по делу, поскольку все уже договариваются о том, что продолжается в эксперименте.
Это – просто вопрос интерпретации — это действительно ново, чтобы показать, что многократная дифракция от определенных самолетов, кажется, нарушает закон Брэгга, когда это относилось к различным самолетам? Возможно, пора ввести адвокатов.
*История была исправлена 31 января, чтобы отразить, что закон Брэгга не был нарушен по сути, но что исследователи наблюдали новое явление, дающее появление нарушения закона Брэгга.