眾所周知，一束光可測量的特征之一是角動量。直到現(xiàn)在，人們一直以為所有形式光的角動量是個復(fù)雜的普朗克常數(shù)(描述量子效應(yīng)的物理常數(shù))。

　　最近，來自都柏林圣三一學(xué)院物理系的Kyle Ballantine博士和Paul Eastham教授，與來自克蘭的John Donegan教授展示了光的一種新形式，每個光子(可見光的基本微粒)的角動量只是普朗克常數(shù)的一半。這種差異雖然小，但卻意義非凡。這些結(jié)果近期發(fā)表于《科學(xué)》雜志網(wǎng)站。

　　Paul Eastham教授對這項工作評價道：“我們對探究如何改變光的表現(xiàn)形式的方式和這對人類發(fā)展有何幫助很有興趣。研究結(jié)果顯示的光的基本性質(zhì)讓我如此興奮，因為長久以來物理學(xué)家一直以為的光的基本性質(zhì)不是一成不變，而現(xiàn)在表明這是可改變的。

　　John Donegan教授說：“我的研究致力于納米光子束，是在納米量級上光的表現(xiàn)形式的研究。一束光的特性有光色、波長，還有鮮有人知的角動量。角動量是描述物體轉(zhuǎn)動量的物理量。對一束光而言，盡管傳播方向為直線，但光依然可繞中心軸轉(zhuǎn)動。”

　　CRANN的編輯，Stefano Sanvito教授說：“物理學(xué)家一直對光的研究很有興致，這也是物理領(lǐng)域內(nèi)有證明讓人理解最好的研究領(lǐng)域之一。這項發(fā)現(xiàn)對全球物理學(xué)家以及其他的科學(xué)家來說是種突破。很高興再次看見克蘭和三一物理系共同研究改變我們傳統(tǒng)對光理解的基礎(chǔ)科學(xué)。”

　　在研究期間，該團隊發(fā)現(xiàn)了200年前在同一機構(gòu)得出的相同結(jié)果。19 世紀30 年代，數(shù)學(xué)家William Rowan Hamilton和物理學(xué)家Humphrey Lloyd發(fā)現(xiàn)，當一束光通過某一晶體時會變?yōu)榭招膱A柱。團隊利用這種現(xiàn)象將光束會變?yōu)橐环N螺旋狀結(jié)構(gòu)。

　　利用量子力學(xué)分析這些光束，他們猜想光子的角動量是半整數(shù)，然后設(shè)計了一個實驗區(qū)證明他們的猜想。利用一種特殊人工設(shè)備，來測量一束光角動量流。他們第一次利用實驗檢測出了導(dǎo)致量子效應(yīng)的變化流。這項實驗顯示了一個微小的轉(zhuǎn)變，每個光子的角動量是普朗克常數(shù)的一半。

　　自20世紀80年代，理論物理學(xué)家就在猜測自由移動的二維粒子在三維空間內(nèi)如何受量子力學(xué)作用。他們發(fā)現(xiàn)這能產(chǎn)生奇怪的新現(xiàn)象，包括量子數(shù)為預(yù)期分數(shù)的微粒。這項研究第一次顯示這些猜想可用光來證明。