Pink Floyd's Dark Side of the Moon-cover, uitgeroepen tot het beste klassieke rockalbum aller tijden, bedoeld om het prisma en de verspreiding van licht in een regenboog af te beelden als een bepaalde metaforische symboliek en een lichtshow die nooit werd gevierd. Echter, ze waren zich er echt niet van bewust dat dit beeld door velen zou worden gebruikt om het concept van de brekingsindex te illustreren en hoe licht van snelheid en richting verandert wanneer het een ander medium tegenkomt.

Hoewel de tekening conceptueel niet juist was, het bracht de boodschap over dat licht van snelheid verandert wanneer het naar een ander medium gaat, en dat de verschillende snelheden van verschillende kleuren ervoor zorgen dat wit licht zich verspreidt in de verschillende componenten. Deze snelheidsverandering is gerelateerd aan de brekingsindex, een eenheidsloos getal dat de verhouding weergeeft tussen de lichtsnelheid in vacuüm en de lichtsnelheid in een medium.

In het algemeen, alle materialen met positieve brekingsindices hebben waarden dicht bij 1 voor zichtbaar licht. Of dit gewoon toeval is of een diepere fysica weerspiegelt, is nooit verklaard.

Nutsvoorzieningen, in een recente studie gepubliceerd in Fysieke beoordeling X en benadrukt door de redactie, ICFO-onderzoekers Francesco Andreoli en ICREA Prof. bij ICFO Darrick Chang, in samenwerking met onderzoekers van Princeton University, Universiteit van Chicago en Institut d'Optique, hebben onderzocht en uitgelegd waarom de brekingsindex van een verdund atomair gas slechts een maximale waarde van 1,7 kan bereiken, ongeacht hoe hoog de dichtheid van atomen wordt.

Dit resultaat is in tegenstelling tot conventionele leerboektheorieën, die voorspellen dat hoe meer materiaal er is, hoe groter de optische respons en de brekingsindex kunnen zijn. De uitdaging om het probleem goed te begrijpen, heeft te maken met meervoudige verstrooiing van licht - alle complexe paden die licht in een medium kan afleggen - en de resulterende interferentie. Dit kan ertoe leiden dat elk individueel atoom een ​​lokale lichtintensiteit ziet die heel anders is dan de intensiteit die wordt ingestuurd, en die varieert afhankelijk van de geometrie van de atomen eromheen. In plaats van zich bezig te houden met de complexe microscopische details van deze granulariteit, leerboeken gaan er vaak op de een of andere manier van uit dat deze granulariteit en de effecten ervan op licht kunnen worden afgevlakt.

In tegenstelling tot, de teams maken gebruik van een theorie, sterke stoornis renormalisatiegroep (RG) genoemd, waardoor ze op een eenvoudige manier granulariteit en meerdere verstrooiingseffecten kunnen vastleggen. Deze theorie laat zien dat de optische respons van een bepaald atoom onevenredig wordt beïnvloed door zijn enkele naaste buur vanwege near-field-interacties, dat is de reden waarom typische afvlakkingstheorieën falen. Het fysieke effect van de nabije-veldinteracties is het produceren van een inhomogene verbreding van atomaire resonantiefrequenties, waar de hoeveelheid verbreding groeit met de dichtheid. Dus, hoe hoog de fysieke dichtheid van atomen ook is, inkomend licht van elke frequentie zal slechts ongeveer 1 bijna-resonant atoom per kubieke golflengte zien om efficiënt te verstrooien, die de brekingsindex beperkt tot zijn maximale waarde van 1,7.

Breder, deze studie suggereert dat de RG-theorie een nieuw veelzijdig hulpmiddel zou kunnen zijn om het uitdagende probleem van meervoudige verstrooiing van licht in bijna-resonante ongeordende media te begrijpen, inclusief in de niet-lineaire en kwantumregimes. Het toont ook de belofte om te proberen de limieten van de brekingsindex van echte materialen te begrijpen, bottom-up beginnen met de individuele atomen waaruit ze zijn samengesteld.