Tutkijat osoittivat, miten valo etenee läpinäkyvässä väliaineessa
Aalto-yliopiston tutkijat osoittavat tuoreessa julkaisussa, miten valo etenee läpinäkyvässä väliaineessa. Tutkijat selvittivät, että jokaista läpinäkyvässä väliaineessa kulkevaa fotonia seuraa atomitiheysaalto. Atomien liike aiheutuu fotonin optisesta voimasta, joka saa esimerkiksi piin atomit kuljettamaan 92 prosenttia valon kokonaisliikemäärästä.
Tutkijoiden kehittämä valon massa-aaltoteoria ratkaisee satavuotisen valon liikemäärän paradoksin. Valon liikemäärälle läpinäkyvässä väliaineessa on aiemmin johdettu teoreettisesti kaksi tulosta, joilla on piin tapauksessa kymmenkertainen ero. Tämä ero johtuu siitä, ettei atomitiheysaaltoon liittyvää massan siirtymää ole otettu huomioon.
Tutkijat ovat ratkaisseet liikemäärän paradoksin käyttäen kahta riippumatonta, mutta toisiaan täydentävää menetelmää. Molemmat lähestymistavat osoittavat, että kenttäenergian siirtymiseen läpinäkyvässä väliaineessa liittyy väistämättä massan siirtyminen. Siirtyvä massa muodostuu atomien tihentymästä, joka liikkuu fotonin kanssa väliaineen läpi.
”Koska työmme on teoreettinen ja laskennallinen, se täytyy yhä todistaa kokeellisesti ennen kuin siitä voi tulla standardimalli valolle läpinäkyvässä väliaineessa. Valopulssin kokonaisliikemäärän mittaaminen ei riitä, vaan on mitattava myös massasiirtymä. Tarvittavien kokeiden pitäisi olla mahdollisia käyttäen interferometrisiä ja mikroskooppisia tekniikoita sekä yleisesti saatavilla olevia materiaaleja”, tutkija Mikko Partanen Aalto-yliopistosta sanoo.
Vaikutus tähtienvälisten kaasujen ja laajentuvan maailmankaikkeuden tarkasteluun
Tutkijat tekevät työtä teorian mahdollisiin optomekaanisiin sovelluksiin liittyen. Uusi teoria kuitenkin kuvaa valon liikettä paitsi läpinäkyvissä nesteissä ja kiinteissä aineissa, myös tähtienvälisessä harvassa kaasussa. Yksinkertaisella kinemaattisella tarkastelulla voidaan osoittaa, että energiahäviö, joka syntyy atomitiheysaallosta, on suoraan verrannollinen fotonin energiaan ja sen kulkemaan matkaan.
”Tämä kannustaa jatkosimulaatioihin, joissa käytetään realistisia parametreja tähtienvälisen kaasun ja plasman tiheydelle ja lämpötilalle. Tällä hetkellä Hubblen lakia selitetään Dopplerin ilmiöllä. Etäisten tähtien osalta punasiirtymä näyttää kasvavan, mikä puolestaan tukee laajenevan maailmankaikkeuden hypoteesia. Uuden valon etenemistä koskevan teoriamme pohjalta tämä hypoteesi ei ole enää tarpeellinen, koska teoria tuottaa automaattisesti punasiirtymän, joka on suoraan verrannollinen havainnoijan ja tähden väliseen etäisyyteen”, selittää professori Jukka Tulkki.
Tutkimusartikkeli: Mikko Partanen, Teppo Häyrynen, Jani Oksanen, and Jukka Tulkki. Photon mass drag and the momentum of light in a medium. Physical Review A 95. DOI: 10.1103/PhysRevA.95.063850
Katsoaksesi videon lähteestä www.youtube.com, anna hyväksyntä sivun yläosasta.Video: Photon mass drag and the momentum of light in a medium
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Mikko Partanen
Tohtoriopiskelija
Aalto-yliopisto
mikko.p.partanen@aalto.fi
Jukka Tulkki
Professori
Aalto-yliopisto
jukka.tulkki@aalto.fi
puh. 050 520 4360
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu noin 13 000 opiskelijaa ja yli 4 500 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
KAJ-yhtyeen Eurooppaa kiertänyt sauna mallinnettiin 3D:nä – Aalto-yliopisto tallentaa Pohjanmaan kulttuuriperintöä virtuaalitodellisuuteen16.5.2025 13:50:00 EEST | Tiedote
Kuka tahansa voi kurkistaa sisään Euroopan sydämet valloittaneen KAJ-yhtyeen kuuluisaan saunaan, sillä se on nyt mallinnettu 3D:nä. Aalto-yliopiston tutkijat kuvasivat saunan Vöyrillä osana laajempaa hanketta, jossa tallennetaan pohjalaista kulttuuriperintöä uudella tavalla. 3D-malli saunasta on nyt median vapaasti ladattavissa tästä kansiosta. Aalto-yliopiston Rakennetun ympäristön mittauksen ja mallinnuksen instituutti eli MeMo on parhaillaan Pohjanmaan kiertueella mallintamassa paikallisia museoita, rakennuksia ja esineitä. Tarkoituksena on kehittää uudenlaisia tapoja visualisoida ja pelillistää kulttuuriperintöä, ja näin innostaa nuoria sen pariin. Samalla luodaan saavutettavia virtuaalikokemuksia – teekkarimaisella rohkeudella, MeMon johtaja Hannu Hyyppä muistuttaa. Mallinnusta tehdään useilla erilaisilla 3D-teknologioilla. ”Drooniteknologialla mallinnamme rakennetun ympäristön. Tätä yhdistetään sitten laserkeilausaineistoon, jota otetaan sekä ulkoa että sisältä. Erilaiset kamera-
Ennallistamisasetus ei yksin pysäytä luontokatoa kaupungeissa – laatu ratkaisee, ei pelkkä vihreän määrä15.5.2025 13:30:00 EEST | Tiedote
Helsingistä laaditut erilaiset skenaariot kaupungin kasvun ja kaupunkivihreän yhteensovittamisesta osoittivat, että viherryttämisellä on melko pieni vaikutus luonnon monimuotoisuuteen. Lisäksi viherryttäminen edellyttäisi kaupunkirakenteen huomattavaa tiivistämistä.
EU Nature Restoration Law alone won’t halt urban biodiversity loss, says study15.5.2025 13:30:00 EEST | Press release
Urban greening alone has limited impact on biodiversity, and meeting EU restoration targets may require significantly densifying city structures, shows a new study.
Aalto-yliopiston muodin ja tekstiiliosaamisen kärkitapahtuma Näytös/Näyttely25 nyt laajempana kuin koskaan14.5.2025 08:45:00 EEST | Tiedote
Toukokuun lopussa kansainvälisen muoti- ja tekstiilimaailman katseet kohdistuvat Aalto-yliopistoon ja sen kärkitapahtumaan Näytös/Näyttely25. Mukana on koko Aallon tekstiilin, vaatteen ja muodin alueen osaaminen, kun sekä muodin kandidaattipääaineesta että muodin ja tekstiilin maisteripääaineesta (Fashion, Clothing and Textile Design) valmistuvat opiskelijat esittelevät opinnäytetyönsä. Tapahtuma on kaksiosainen. Näytös25-muotinäytöstä on mahdollista seurata livelähetyksenä verkossa osoitteessa aalto.fashion tai Instagram-tilillä @aalto_fashion torstaina 22.5.2025 alkaen klo 20.30. Tekstiilin, vaatteen ja muodin konsepteja näyttelyn muodossa esittelevä Näyttely25 on yleisölle avoinna 16.–31.5.2025 Otaniemen kampuksen Väre-rakennuksessa. Suomalaiselle muoti- ja tekstiiliosaamiselle on paljon kysyntää Muoti peilaa ympäröivän yhteiskunnan tilaa ja on jatkuvassa muutoksessa. Tällä hetkellä kestävyyskriisin keskellä kamppaileva maailma tarvitsee erityisen paljon luovien alojen tarjoamaa pos
Filosofi Frank Martela tutki Minecraftia ja tappajadroonia – havaitsi, että tekoälyllä on vapaa tahto13.5.2025 16:00:00 EEST | Tiedote
Tutkimuksessa tarkasteltiin Minecraft-pelin Voyager-agenttia ja kuvitteellista tappajadroonia. Martelan mukaan ne täyttävät kolme vapaan tahdon ehtoa – ja siksi tekoälylle tarvitaankin moraalista kompassia.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme