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04 Dec 10:21

Beyond Anderson Localization in 1D: Anomalous Localization of Microwaves in Random Waveguides

by A. A. Fernández-Marín, J. A. Méndez-Bermúdez, J. Carbonell, F. Cervera, J. Sánchez-Dehesa, and V. A. Gopar

Author(s): A. A. Fernández-Marín, J. A. Méndez-Bermúdez, J. Carbonell, F. Cervera, J. Sánchez-Dehesa, and V. A. Gopar

Experimental evidence demonstrating that anomalous localization of waves can be induced in a controllable manner is reported. A microwave waveguide with dielectric slabs randomly placed is used to confirm the presence of anomalous localization. If the random spacing between slabs follows a distribut…


[Phys. Rev. Lett. 113, 233901] Published Wed Dec 03, 2014

03 Dec 09:56

Defined Patterns of Neuronal Networks on 3D Thiol-functionalized Microstructures

by Francesca Santoro, Gregory Panaitov and Andreas Offenhäusser

TOC Graphic

Nano Letters
DOI: 10.1021/nl502922b
03 Dec 09:54

Universal Power Law Governing Pedestrian Interactions

by Ioannis Karamouzas, Brian Skinner, and Stephen J. Guy

Author(s): Ioannis Karamouzas, Brian Skinner, and Stephen J. Guy

Selected for a Focus in Physics A universal law for the interaction of pedestrians in a crowd, based on a walker’s ability to anticipate collisions, leads to accurate simulations of a variety of crowd conditions.

[Phys. Rev. Lett. 113, 238701] Published Tue Dec 02, 2014

03 Dec 09:54

Focus: Anticipation is the Key to Crowd Physics

A universal law for the interaction of pedestrians in a crowd, based on a walker’s ability to anticipate collisions, leads to accurate simulations of a variety of crowd conditions.



Published Tue Dec 02, 2014
03 Dec 09:52

Ebola che?

by fabristol

Mucca pazza durò un paio di anni. La SARS meno di un anno. Ebola poco più di due mesi. Predico che la prossima epidemia “mediatica” durerà appena una settimana, e poi un giorno, un’ra e così via fino ad arrivare ai “15 minuti di fama” di warholiana memoria. Ogni virus avrà diritto ai suoi 15 minuti di panico garantito su tutti i giornali.

Ogni volta ci prospettano apocalissi impossibili da fermare, la fine della razza umana. Ed ogni volta che siamo sull’orlo dell’estinzione un lunedì ci svegliamo e dai titoli dei giornali è scomparso tutto. E ricominciamo la nostra vita di tutti i giorni fino a quando non arriva la prossima epidemia apocalittica. Come è possibile che la gente non impari dal passato? Come è possibile passare dal panico irrazionale globale per due settimane e poi dimenticare tutto il giorno dopo? Le ragioni sono varie (la prima è ovviamente l’ignoranza, la seconda il buon senso) ma credo che quelle che pesino di più siano insite nel nuovo modo di comunicare. Siamo costantemente bombardati dalla mattina alla sera da milioni di notizie, molte non rilevanti (cronaca locale), molte che riguardano dettagli insignificanti ma che non permettono di vedere la “big picture” tanto che si guarda al pelo di un elefante ma non ci si accorge che sta distruggendo una cristalleria. Tutto questo è generato da un circolo vizioso fatto di migliaia di giornalisti che copia-incollano lanci d’agenzia, spesso copia-incollati da proclami del politico di turno che poi rispondono ai giornalisti con altri proclami e così via. Questa Facebookizazzione dell’informazione è la ricetta per il disastro dell’informazione: non esiste informazione infatti ma semplice amplificazione senza contradditorio, senza feedback, senza scrutinio, senza controllo.

Un mese fa mi trovavo in Cile e ho avuto l’occasione di conoscere un vero cowboy cileno. Leonel passa il 90% della sua vita coi suoi cavalli e le vacche in mezzo alle Ande. A malapena riesce a parlare lo spagnolo correttamente, l’unica cosa che vede in TV è la partita di calcio, quasi non ha i soldi per comprarsi delle scarpe nuove. Eppure la sua più grande preoccupazione in quei giorni era l’Ebola. Questa epidemia mediatica è riuscita a far credere ad un uomo, che vive a migliaia di chilometri dal focolaio della malattia sulle pendici desertiche delle Ande (uno dei posti più remoti al mondo), che la cosa di cui si deve preoccupare di più al mondo è l’ebola. Quando ho cercato di rassicurarlo spiegandogli le modalità di contagio e l’estrema improbabilità che il virus lo raggiungesse nel suo ranch, mi sono reso conto di quanto l’umanità abbia raggiunto vette di stupidità ancora inesplorate. La comune diarrea uccide ogni anno centinaia di migliaia di persone in Africa, seguita da influenza, tifo e malaria. Parliamo di milioni di persone affette da questa malattie ma media, governi, ONU non fanno assolutamente nulla per debellarle sempicemente perché queste malattie hanno già passato i loro 15 minuti di notorietà. Stessa cosa per questioni importanti come la crisi Ucraina, l’ISIS o Boko Haram. Ci hanno detto che i carri armati russi stavano invadendo l’Ucraina, che l’ISIS avrebbe conquistato Roma, che le 200 ragazze rapite da Boko Haram sarebbero state uccise. I governi occidentali hanno reagito a queste cose semplicemente di getto perché i media le hanno amplificate. Ma passata la sbornia tutto è finito: i russi non invadono più, l’ISIS sono solo un branco di straccioni invasati, Boko Haram chi?

E’ sconvolgente quello che sta accadendo nei media e come stia influenzando negativamente il mondo. L’unica nota positiva è che Hitler nel 2014 non avrebbe avuto la possibilità di salire al potere e conquistare l’Europa. Infatti avrebbe dovuto conquistare Polonia, Francia, Benelux e Russia in appena una settimana. Lunedì seguente nessuno se lo sarebbe più cagato e i volontari nazisti si sarebbero contati sulle dita. Hitler chi?

 


02 Dec 10:07

Finite-Size Scaling as a Way to Probe Near-Criticality in Natural Swarms

by Alessandro Attanasi, Andrea Cavagna, Lorenzo Del Castello, Irene Giardina, Stefania Melillo, Leonardo Parisi, Oliver Pohl, Bruno Rossaro, Edward Shen, Edmondo Silvestri, and Massimiliano Viale

Author(s): Alessandro Attanasi, Andrea Cavagna, Lorenzo Del Castello, Irene Giardina, Stefania Melillo, Leonardo Parisi, Oliver Pohl, Bruno Rossaro, Edward Shen, Edmondo Silvestri, and Massimiliano Viale

Selected for a Viewpoint in Physics The seemingly erratic motion of insects in a swarm exhibits the correlated behavior of particles near the critical point of a phase transition.

[Phys. Rev. Lett. 113, 238102] Published Mon Dec 01, 2014

02 Dec 10:06

Viewpoint: Insect Swarms Go Critical

The seemingly erratic motion of insects in a swarm exhibits the correlated behavior of particles near the critical point of a phase transition.



Published Mon Dec 01, 2014
28 Nov 18:01

British science needs free movement

Nature Physics 10, 891 (2014). doi:10.1038/nphys3195

As the debate on immigration in the UK becomes increasingly visceral, British science risks being caught in the crossfire.

28 Nov 09:07

Cause, effetti e bias

by Maurizio Codogno

non sempre le cose sono come sembrano. Prendiamo l'esempio del liceo classico....

The post Cause, effetti e bias appeared first on Il Post.

27 Nov 14:27

Open access is tiring out peer reviewers

by Martijn Arns

Open access is tiring out peer reviewers

Nature 515, 7528 (2014). http://www.nature.com/doifinder/10.1038/515467a

Author: Martijn Arns

As numbers of published articles rise, the scholarly review system must adapt to avoid unmanageable burdens and slipping standards, says Martijn Arns.

27 Nov 14:26

Publishing: The peer-review scam

by Cat Ferguson

Publishing: The peer-review scam

Nature 515, 7528 (2014). http://www.nature.com/doifinder/10.1038/515480a

Authors: Cat Ferguson, Adam Marcus & Ivan Oransky

When a handful of authors were caught reviewing their own papers, it exposed weaknesses in modern publishing systems. Editors are trying to plug the holes.

27 Nov 14:04

Network of time-multiplexed optical parametric oscillators as a coherent Ising machine

by Alireza Marandi

Nature Photonics 8, 937 (2014). doi:10.1038/nphoton.2014.249

Authors: Alireza Marandi, Zhe Wang, Kenta Takata, Robert L. Byer & Yoshihisa Yamamoto

Finding the ground states of the Ising Hamiltonian maps to various combinatorial optimization problems in biology, medicine, wireless communications, artificial intelligence and social network. So far, no efficient classical and quantum algorithm is known for these problems and intensive research is focused on creating physical systems—Ising machines—capable of finding the absolute or approximate ground states of the Ising Hamiltonian. Here, we report an Ising machine using a network of degenerate optical parametric oscillators (OPOs). Spins are represented with above-threshold binary phases of the OPOs and the Ising couplings are realized by mutual injections. The network is implemented in a single OPO ring cavity with multiple trains of femtosecond pulses and configurable mutual couplings, and operates at room temperature. We programmed a small non-deterministic polynomial time-hard problem on a 4-OPO Ising machine and in 1,000 runs no computational error was detected.

27 Nov 14:04

Optical computing: The optical Ising machine

by Claude Fabre

Nature Photonics 8, 883 (2014). doi:10.1038/nphoton.2014.292

Author: Claude Fabre

A network of optical parametric oscillators has been harnessed to find solutions to a complex problem in statistical physics that is difficult to solve using numerical computing algorithms.

27 Nov 14:03

Plasmonic meta-atoms and metasurfaces

by Nina Meinzer

Nature Photonics 8, 889 (2014). doi:10.1038/nphoton.2014.247

Authors: Nina Meinzer, William L. Barnes & Ian R. Hooper

25 Nov 16:21

November 25, 2014


25 Nov 12:03

Entropic forces in Brownian motion

by Nico Roos

Interest in the concept of entropic forces has risen considerably since Verlinde proposed in 2011 to interpret the force in Newton's second law and gravity as entropic forces. Brownian motion—the motion of a small particle (pollen) driven by random impulses from the surrounding molecules—may be the first example of a stochastic process in which such forces are expected to emerge. In this article, it is shown that at least two types of entropic force can be identified in three-dimensional Brownian motion. This analysis yields simple derivations of known results of Brownian motion, Hooke's law, and—applying an external (non-radial) force—Curie's law and the Langevin-Debye equation.

24 Nov 15:21

Are lawyers ruining science?

by Ivan Oransky
Regular Retraction Watch readers may have noticed that legal issues seem to be popping up more often in the cases we cover. There has been a lawsuit filed against PubPeer commenters, for example, and Nature last month blamed lawyers for delayed and opaque retraction notices. It was those cases and others that prompted us to […]
24 Nov 13:27

Inheritance Patterns in Citation Networks Reveal Scientific Memes

by Tobias Kuhn, Matjaž Perc, and Dirk Helbing

Author(s): Tobias Kuhn, Matjaž Perc, and Dirk Helbing

An automated analysis of the words in 117 years worth of the Physical Review selects scientific memes—significant ideas that emerge and spread through the literature.


[Phys. Rev. X 4, 041036] Published Fri Nov 21, 2014

21 Nov 16:58

[In Depth] New support for ‘gay gene’

by Kelly Servick
Jacopo.bertolotti

"the linkages Bailey and Sanders report don't rise to statistical significance"
So why bother treating the whole thing like it was a discovery when it is just noise + wishful thinking?

Replication of 1993 study highlights same region on X chromosome, but some still call evidence inconclusive. Author: Kelly Servick
21 Nov 16:56

[Report] Parity-time–symmetric microring lasers

by Hossein Hodaei
The interplay between gain and loss can provide a route to control laser emission. Authors: Hossein Hodaei, Mohammad-Ali Miri, Matthias Heinrich, Demetrios N. Christodoulides, Mercedeh Khajavikhan
21 Nov 16:56

[Report] Single-mode laser by parity-time symmetry breaking

by Liang Feng
The interplay between gain and loss can provide a route to control laser emission. Authors: Liang Feng, Zi Jing Wong, Ren-Min Ma, Yuan Wang, Xiang Zhang
21 Nov 16:01

High-throughput imaging of self-luminous objects through a single optical fibre

by Roman Barankov

Article

Imaging through a single optical fibre offers attractive possibilities in applications such as micro-endoscopy or remote sensing. Using spread-spectrum encoding, Barankov and Mertz demonstrate two-dimensional imaging of self-luminous objects with high throughput, in theory independent of pixel number.

Nature Communications doi: 10.1038/ncomms6581

Authors: Roman Barankov, Jerome Mertz

21 Nov 15:56

Physics of Beer Tapping

by Javier Rodríguez-Rodríguez, Almudena Casado-Chacón, and Daniel Fuster

Author(s): Javier Rodríguez-Rodríguez, Almudena Casado-Chacón, and Daniel Fuster

Selected for a Synopsis in Physics An investigation of the pub prank “beer tapping” provides a better understanding of gas-driven eruptions that occur in carbonated beverages, as well as in volcanic environments.

[Phys. Rev. Lett. 113, 214501] Published Thu Nov 20, 2014

21 Nov 15:56

Synopsis: Beer Forms Sudsy Surprise

An investigation of the pub prank “beer tapping” provides a better understanding of gas-driven eruptions that occur in carbonated beverages, as well as in volcanic environments.

Published Thu Nov 20, 2014
19 Nov 18:06

November 19, 2014


If you want a Science book in a hurry, they're on amazon!
19 Nov 18:05

11/19/14 PHD comic: 'To the point.'

Piled Higher & Deeper by Jorge Cham
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title: "To the point." - originally published 11/19/2014

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18 Nov 08:35

Circular Bessel statistics: derivation and application to wave propagation in random media

by Yulu Chen
Yulu Chen, Jason A. Newman, Kevin J. Webb
We present a family of circular Bessel probability density functions that are capable of describing the intensity, amplitude, and field statistics of waves in any random medium, with only the assumption of circularity. The well-known zero-mean circular Gaussian statistics break down in the Anderson ... [J. Opt. Soc. Am. A 31, 2744-2752 (2014)]
18 Nov 08:10

Ozono curatutto

by Salvo Di Grazia
Incoraggiati dall'enorme ingenuità di molta gente che popola la rete internet, sono sempre di più i ciarlatani che si lanciano nel campo delle pseudocure e delle pseudomedicine offrendo trattamenti chiaramente inutili quando non pericolosi. Se ne trovano migliaia e nei meandri della rete, dei perfetti anonimi ed a volte anche dei medici, lanciano la loro esca sperando che abbocchi qualcuno. Alcuni ci riescono, altri cambiano "trattamento" raffinando le loro affermazioni, altri ancora provano a fare il "salto" di qualità passando dal web alla televisione.
In rete si troverà di tutto, dai rimedi per qualsiasi malattia ai test per diagnosticarle, da fantasiose cure per il cancro a "noti" rimedi alternativi, non manca la fantasia. Ricevo molte segnalazioni ed ho un archivio a dir poco voluminoso ed ogni tanto mi "aggiorno" per controllare se quel ciarlatano si è ritirato o se ha avuto un certo successo.
Devo dire che rispetto al numero di false cure che si trovano in rete sono davvero poche quelle che arrivano al "grande pubblico", che riescono ad avere un certo successo; spesso sono quelle che si distinguono per originalità, altre volte hanno dei complici in medici veri e propri che danno una sorta di "approvazione" a queste truffe ed altre volte ancora sono talmente "confuse" e ben articolate da richiedere grande preparazione per smascherarne l'inconsistenza.
Oggi è la volta di qualcosa che avevo sottovalutato in quanto esistente da anni ma mai diventata "pseudocura" di largo consumo. Complicata e poco diffusa la ritenevo una delle tante terapie non provate da conoscere solo per cultura personale, fino a quando, dopo una segnalazione, ho approfondito l'argomento ed ho trovato alcuni dati interessanti...o curiosi, dipende dai punti di vista. Si tratta delle cure a base di ozono.

In realtà si rischia di fare un po' di confusione. Spesso è presentata come "ozonoterapia" una pratica che sfrutta l'ozono (un gas) per migliorare alcuni stati infiammatori e traumatici di tipo ortopedico (distorsioni, ernie al disco, esiti di fratture...). Non vi sono risultati eccellenti e gli studi dicono che questo tipo di terapie molto raramente risolvono i problemi per le quali sono consigliate, possono avere un ruolo palliativo e presentano qualche rischio.
Nel caso di cui parlo però, non discuterò di questa ozonoterapia ma di presunte terapie, sempre a base di ozono, usate per curare malattie molto più gravi e per le quali è promesso un effetto importante.

Partiamo da un dato chiaro: non vi è alcuna prova né motivo plausibile che questa presunta terapia abbia un effetto antitumorale o su problemi di tipo neurodegenerativo è una conclusione che si evince già per ciò che succede al sangue esposto a flussi di ozono. Sono segnalati alcuni terapeuti che in Italia ed in altre nazioni propongono questa linea di cura per moltissime gravi malattie: tumori maligni, AIDS, sclerosi multipla ed altro ma lo fanno su iniziativa personale visto che non vi è alcun dato scientifico che ne giustifichi l'utilizzo. Non sono segnalate guarigioni o miglioramenti evidenti (controllati scientificamente), non vi è alcuno studio che ne mostri benefici e sono stati evidenziati molti effetti collaterali, persino casi di decesso. Insomma, si tratta di una delle tante pseudoterapie ciarlatanesche.


La presunta cura consiste nella somministrazione endovena di ossigeno poliatomico, nome complesso del più conosciuto ozono, composto gassoso che in questa pseudoterapia è proposto in forma liquida.
Questa sostanza ha una forte azione ossidante (e questo si scontra con il fatto che l'azione ossidante fisiologica favorisce l'accumulo di mutazioni genetiche che può dare origine a cellule tumorali), per questo motivo, se la presunta terapia avesse i risultati promessi risulterebbe cancerogena e dannosa per l'organismo.

La cosa più eclatante in questo tipo di terapia è che lo stesso nome "ossigeno poliatomico liquido" (o "ozono liquido") è fuorviante, sembra descrivere chissà quale sostanza quando semplicemente rimarca la struttura dell'ozono che è già normalmente "ossigeno poliatomico", contiene 3 atomi di ossigeno) e, se si usasse su tessuti umani, sarebbe un composto dannosissimo. L'ozono è irritante, esplosivo in forma liquida. L'eventuale esistenza di "ossigeno poliatomico liquido" e la sua somministrazione in vena, quindi, renderebbe il trattamento mortale, nel caso dell'ozono liquido basterebbe pensare che data la sua alta instabilità, il suo utilizzo deve avvenire subito dopo la produzione, che è consentita solo con macchinari imponenti e costosi.

Gruppo di generatori di ozono

Oltre a questa difficoltà materiale, non bisogna dimenticare la possibilità reale di causare embolie gassose nel caso fosse somministrato in forma di gas. Ma a quanto pare chi propone questa pseudocura avrebbe trovato una soluzione.
Per quanto si capisce da quello (pochissimo) che si trova in giro, la terapia sarebbe costituita da acqua (o sangue) "ozonata" (cioè sottoposta a flussi di ozono, non si inietterebbe ozono ma acqua o trasfusioni di sangue sottoposti a flussi di ozono), ma anche in questo caso l'ozono dopo poche ore (circa 11) si decompone e torna ad essere ossigeno. Si consideri anche che l'ozono reagirebbe immediatamente con le cellule del sangue non raggiungendo per niente le cellule neoplastiche che si dice voler distruggere. La quantità di ossigeno e di ozono che giungerebbero sui punti da trattare quindi sarebbero letteralmente irrilevanti e senza alcun effetto. In pratica non vi è praticamente nessuna azione antitumorale (ma neanche di altro tipo) sull'individuo vivo. Sono gli stessi meccanismi dell'organismo che annullano gli effetti (praticamente immediatamente) di questa sostanza.
È già la procedura quindi che non ha molte possibilità di essere reale ed innocua, sui risultati comunque vi è un vuoto enorme, nessuna prova di efficacia, ammesso sia possibile somministrare questo tipo di cura.
L'alternativa all'ozono, secondo chi pratica queste terapie, visti i problemi insormontabili, potrebbe essere l'infusione di alte dosi di acido ascorbico (vitamina C) in quanto questo, a contatto con le cellule, rilascia ossigeno e ROS (specie reattive all'ossigeno, ovvero radicali liberi). Già questa metodica sembra almeno fattibile e senza particolari rischi, ma i risultati su varie patologie e sui tumori in particolare, sono ancora molto lontani dal definirsi "provati", gli studi in proposito non sono giunti a conclusioni certe e ad oggi nessuno ha avuto risultati degni di nota nella cura di malattie gravi.
La cosiddetta terapia all'ozono liquido (o poliatomico) si può definire senza dubbio quindi, una pseudocura ciarlatanesca.
Nella ricerca di centri o persone che nel nostro paese effettuano questo tipo di pseudoterapie, oltre a pochissimi medici privati, mi imbatto nell'azienda che sostiene di "sviluppare" la metodica, si tratta della Santé Direct, azienda che si occupa di cosmetici e prodotti di bellezza ed ecco che a questo punto vi è una sorpresa: Santé Direct si trova a Torino in via Cernaia 31.
Voi direte...e quindi?
 ...e quindi quello è l'indirizzo di una vecchia conoscenza: Medestea.
Già, è l'azienda farmaceutica che ha acquistato e finanziato il cosiddetto "metodo Stamina", la finta terapia a base di staminali che ha tenuto banco nelle cronache italiane dei mesi scorsi e non a caso l'indirizzo è lo stesso della Stamina Foundation, la fondazione "per lo studio delle cellule staminali" del prof. Davide Vannoni, persona che credo non abbia bisogno di presentazioni. A quanto pare la Medestea ha, tra le sue linee di "ricerca" e terapia, un bel po' di pseudocure senza alcuna base scientifica.

Che strano affare, vero? Come si vede anche in questa vicenda, mai nulla è fatto a caso. Dietro ad ogni presunto "benefattore dei malati" boicottato dalla scienza, c'è sempre un'organizzazione ben salda che sa benissimo cosa vuole ottenere e questo lo dico da quando ho iniziato ad occuparmi di queste cose.
Ma proseguiamo. Questa pseudoterapia è proposta all'estero in alcune cliniche di terapie alternative ed in Italia da alcuni medici, in case di cura private o "centri medici" che in sordina (ma neanche tanto), lasciano intendere di poter curare o migliorare gravissime malattie come la sclerosi multipla, anche la spiegazione del meccanismo d'azione della presunta terapia è lacunoso e ricco di termini vaghi e non adatti ad una cura seria, gli stessi medici imperversano su internet lasciando messaggi entusiastici sugli effetti di queste cure e frequentano siti e forum dedicati alle malattie più diffuse. Alla ricerca delle credenziali scientifiche dei medici che praticano in metodo in Italia si leggono proclami incredibili, come la possibilità di curare malattie gravi, ma non vi è traccia di pubblicazioni scientifiche serie o dati inconfutabili, anzi, l'aria è proprio quella delle più tipiche pseudoterapie. In rete per esempio esistono due "case report" (descrizione di caso clinico) di persone con tumori operati e poi sottoposti alla pseudocura che sarebbero guariti grazie a questa (come se non avessero fatto altro...), anche in questo caso molto fumo e pochissima sostanza. C'è stato anche il tentativo (tramite alcuni politici) di far compiere il "salto di qualità" a queste terapie, cercando di inserirle in un ospedale pubblico o di farle rimborsare dal SSN, medici che hanno creato una "società scientifica" d'appoggio alla pseudoterapia e che tramite questa sono entrati nelle stanze del potere.
Uno di questi medici, in particolare, avrebbe offerto la pseudocura ad una delle bambine "simbolo" del caso Stamina (la madre parla di "boccetta con la cura" portata ogni settimana) e poi avrebbe consigliato alla famiglia le terapie di Davide Vannoni ed ecco che ancora una volta il "cerchio si chiude". Disperati-rimedio miracoloso, sempre lo stesso copione.

False cure, strani intrecci tra aziende e medici alternativi, tentativi di "ufficializzazione", terapie non sperimentate per le malattie più gravi, mi sembra che per l'ennesima volta non si tratta di "coincidenze" ma che dietro alla disperazione ed alla sofferenza, più di una persona organizzi fiorenti attività, questo anche per rispondere a chi pensa si tratti di casi isolati e non organizzati.

Alla prossima.

Bibliografia:

- Velio Bocci: OZONE: A new medical drug. 2011, Springer
- International Journal of ozone therapy 7:155-160, 2008
- Scheda tecnica dell'ozono.
17 Nov 12:49

11/14/14 PHD comic: 'Help!'

Piled Higher & Deeper by Jorge Cham
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title: "Help!" - originally published 11/14/2014

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17 Nov 12:48

Photons that travel in free space slower than the speed of light. (arXiv:1411.3987v1 [physics.optics])

by Daniel Giovannini, Jacquiline Romero, Vaclav Potocek, Gergely Ferenczi, Fiona Speirits, Stephen M. Barnett, Daniele Faccio, Miles J. Padgett

That the speed of light in free space is constant is a cornerstone of modern physics. However, light beams have finite transverse size, which leads to a modification of their wavevectors resulting in a change to their phase and group velocities. We study the group velocity of single photons by measuring a change in their arrival time that results from changing the beam's transverse spatial structure. Using time-correlated photon pairs we show a reduction of the group velocity of photons in both a Bessel beam and photons in a focused Gaussian beam. In both cases, the delay is several microns over a propagation distance of the order of 1 m. Our work highlights that, even in free space, the invariance of the speed of light only applies to plane waves. Introducing spatial structure to an optical beam, even for a single photon, reduces the group velocity of the light by a readily measurable amount.