Речь идет о так называемых фазовых сингулярностях или оптических вихрях. Они возникают, когда свет ведет себя как волна с закрученной структурой, напоминающей штопор. В центре такого закручивания свет сам себя гасит, образуя темную точку с нулевой интенсивностью — своеобразную дыру внутри светового поля.

Теоретически физики давно предполагали, что такие вихри могут двигаться быстрее самой волны, внутри которой находятся. Это сравнивают с водоворотами в реке: отдельный вихрь может смещаться быстрее окружающего потока воды. Однако увидеть это напрямую долгое время не удавалось, поскольку процесс разворачивается на чрезвычайно малых временных и пространственных масштабах.

Ключевым инструментом стал специализированный высокоскоростной электронный микроскоп с беспрецедентным пространственным и временным разрешением. Он позволил фиксировать процессы, происходящие всего за 3 квадриллионных доли секунды. Исследователи многократно повторяли эксперимент, каждый раз с небольшим временным сдвигом, а затем объединили сотни изображений в единый таймлапс.

На полученной последовательности кадров ученые увидели, как вихри сближаются и аннигилируют друг с другом, причем непосредственно перед исчезновением их скорость очень кратко достигает сверхсветового значения. Авторы исследования подчеркивают, что это не означает реального нарушения фундаментальных законов физики: движение таких сингулярностей определяется изменением формы волны, а не переносом чего-либо через пространство быстрее света.

По словам исследователей, открытие важно не только для фундаментальной физики волн, но и для развития новых методов электронной интерферометрии и микроскопии.