Долгое время оставалось загадкой, как падающая световая волна отражается от объекта и превращается в модифицированную исходящую волну. Временная задержка перехода между волнами оказывается комплексным числом с ненулевой мнимой частью, которую физики долго игнорировали, считая её «нефизической». Однако исследователи из Мэрилендского университета показали, что мнимая часть имеет значение, связанное со сдвигом частоты при переходе от входящей к исходящей волне.
Матрица рассеяния или S-матрица описывает переходы между волновыми функциями и содержит информацию о системе рассеяния, например, стекле или оптоволокне. Внутри дисперсионной среды скорость световой волны меняется, и матрица рассеяния может определять временную задержку перехода волны.
В 2016 году группа учёных признала, что мнимая часть матрицы рассеяния представляет собой сдвиг частоты переходной волны. В своих экспериментах исследователи использовали микроволновый кольцевой граф и измерили временную задержку волнового импульса, которая составила -7,95 наносекунд. Их результаты подтвердили теорию, позволяя прогнозировать временные задержки при отражении в сложных системах.
а) схема эксперимента во временной области. б) схема эксперимента в частотной области.
Источник: Американское физическое общество.
Дополнительная информация: Isabella L. Giovannelli et al, Physical Interpretation of Imaginary Time Delay, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/nnk7-xy4v
Источник: https://phys.org/news/2025-08-previously-mysterious-imaginary-component.html