能“飞”的光子

透明物质如牛奶、云和生物组织等之所以透明,是因为它们与光发生相互作用,在一束入射光重新出现之前对其随机散射很多次。这个过程(类似于流体中的布朗运动)被称为随机行走——物理学中的一个核心概念。例如,它被用来描述热量、光线和声音的扩散。这个概念的一个延伸是Lévy飞行,即一个运动的实体能够偶尔迈出异常大的步子,从而改变一个体系的行为。Lévy飞行已经在地震和动物觅食等系统中被发现。现在Barthelemy等人将这种行为设计进了一种光学材料(在一个玻璃基质中的二氧化钛颗粒)中。在所获得的“Lévy玻璃”中,光波不是发生规则的扩散,而是进行一次Lévy飞行,即光子发生极为高效的扩散。这是研究Lévy飞行的一个理想模型,并且还可能导致新型光学材料的问世。




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