Světlo si většina lidí představí jako přímý paprsek. V realitě ale může být mnohem složitější. Mezinárodní tým vedený fyziky z Varšavy nyní ukázal, že se světlo dá „roztočit“ do stabilního víru, který připomíná miniaturní tornádo. Výsledek publikovaný 13. března 2026 v časopise Science Advances patří mezi nejzajímavější optické objevy poslední doby.

Na výzkumu se podíleli vědci z University of Warsaw, Military University of Technology a Institut Pascal CNRS při Université Clermont Auvergne. Vedoucím týmu byl profesor Jacek Szczytko, hlavním autorem studie doktor Marcin Muszyński. Do práce byli zapojeni i teoretici Guillaume Malpuech a Dmitry Solnyshkov.

Jak vzniká „optické tornádo“

Základní princip je překvapivě elegantní. Vědci pracovali s tekutými krystaly, materiálem, který se chová jako kapalina, ale zároveň má uspořádanou strukturu podobnou pevným látkám. V těchto krystalech vytvořili mikroskopické defekty zvané torony.

Jak vysvětluje Joanna Mędrzycka z Fakulty fyziky University of Warsaw, toron si lze představit jako uzavřenou spirálu připomínající stočenou DNA. Tyto struktury fungují jako pasti pro světlo. Uvnitř nich se světelná vlna nezačne šířit přímo, ale začne rotovat kolem své osy.

Zásadní roli hraje i takzvaná prostorově proměnná dvojlomnost. Podle Piotra Kapuścińského jde o efekt, který se chová podobně jako magnetické pole, i když ve skutečnosti žádné magnetické pole přítomné není. Vědci ho označují jako syntetické magnetické pole pro fotony.

Výsledkem je situace, kdy se světlo nezačne jen šířit, ale doslova „krouží“ podobně jako elektrony v cyklotronu.

Zdroj: Shutterstock

Klíčový rozdíl: stabilita v základním stavu

Dosavadní pokusy o vytvoření světelných vírů měly jeden zásadní problém. Takové stavy vznikaly pouze ve vyšších energetických hladinách, které jsou nestabilní a obtížně kontrolovatelné.

Nový experiment přináší zásadní posun. Týmu se podařilo vytvořit vířivé světlo přímo v základním energetickém stavu. To je podle Guillaume Malpuecha z Université Clermont Auvergne nejstabilnější možný stav, ve kterém se systém přirozeně nachází.

Právě tato stabilita umožnila další krok. Vědci přidali do systému laserové barvivo a dosáhli toho, že vzniklé vířivé světlo začalo fungovat jako laser. Světlo bylo koherentní, mělo přesně definovanou energii i směr a zároveň si zachovalo rotující charakter.

Podle Marcina Muszyńského jde o první případ, kdy se podařilo spojit laserové chování se světelným vírem v takto stabilní podobě.

Praktický dopad může být výrazný. Dosud bylo vytváření strukturovaného světla spojené s náročnou nanofabrikací nebo velkými laboratorními sestavami. Nový přístup využívá samouspořádávající materiály, což výrazně zjednodušuje celý proces.

Profesor Wiktor Piecek z Military University of Technology upozorňuje, že právě jednoduchost a škálovatelnost mohou rozhodnout o budoucím využití. Technologie by mohla najít uplatnění v optických komunikacích, kde lze do světla ukládat více informací, nebo v kvantových systémech.