Poznati kao fazne singularnosti ili optički vrtlozi, naučnici još od 70-ih godina predviđaju da se ovi fenomeni mogu kretati brže od same svjetlosti. Baš kao što se vrtlozi u rijeci mogu kretati brže od vode koja ih okružuje, tako i vrtlozi u talasu svjetlosti mogu nadmašiti brzinu same svjetlosti u kojoj se nalaze.
Važno je naglasiti da ovo ne krši teoriju relativnosti, koja kaže da ništa ne može putovati brže od svjetlosti. Razlog je jednostavan: ovi vrtlozi ne nose masu, energiju niti informaciju. Njihovo kretanje se zasniva na promjenjivoj geometriji talasnog obrasca, a ne na stvarnom fizičkom kretanju objekta kroz prostor.
Trijumf elektronske mikroskopije
Snimiti ovaj fenomen u praksi bilo je izuzetno teško jer se odvija na nezamislivo malim prostornim i vremenskim razmjerima. Ido Kaminer, fizičar sa Izraelskog instituta za tehnologiju „Technion“, ističe važnost ovog otkrića:
„Naše otkriće otkriva univerzalne zakone prirode zajedničke svim vrstama talasa, od zvučnih i tečnih, do složenih sistema poput superprovodnika. Dobili smo moćan alat za mapiranje osetljivih fenomena na nanoskopskom nivou.“
Kako nastaje "rupa" u svjetlosti
Svjetlost se ponaša i kao čestica i kao talas. Optički vrtlog nastaje kada se talas uvija dok se kreće, poput vadičepa. U samom centru tog uvijanja svjetlost se poništava, ostavljajući tačku nultog intenziteta – neku vrstu tamne „rupe“ u svjetlosti.
Matematički je dokazano da će se dvije takve singularnosti privlačiti i ubrzavati kako se približavaju, dostižući brzine koje teoretski premašuju brzinu svjetlosti u vakuumu neposredno prije nego što se međusobno ponište.
Snimanje u realnom vremenu
Da bi pobijedili tehnološka ograničenja, Kaminer i njegov tim koristili su dvodimenzionalni materijal pod nazivom heksagonalni bor-nitrid. On podržava specifične talase (fononske polaritone) koji se kreću sporije od svjetlosti, što je istraživačima omogućilo da lakše prate njihovo kretanje.
Ključni dio bio je specijalizovani brzi elektronski mikroskop s neviđenom rezolucijom, koji je bilježio događaje u razmaku od svega tri kvadrilionita dijela sekunde. Kombinovanjem stotina snimaka, napravljen je vremenski zapis vrtloga dok su jurili jedan prema drugom, dostižući superluminalne (nadsvjetlosne) brzine u djeliću sekunde prije nestanka.