Naučnici s Harvarda i MIT-ja uspeli su, protivno svim dosadašnjim fizičkim saznanjima, iz svetlosti stvoriti 'fotonske molekule' koje se ponašaju poput svetlosnih sablji iz Ratova zvezda.
Istraživanje dosad nepoznatog stanja materije, predstavljeno u časopisa Nature, sproveo je tim pod vođstvom fizičara prof. Mikhaila Lukina i prof. Vladana Vuletića.
Lukin kaže da se otkriće protivi decenijski prihvaćenih saznanja o prirodi svetlosti. Naime, fotoni su dosad uvek opisivani kao čestice bez mase koje međusobno ne ulaze u interakcije. Primer, ako ukrstimo dva laserska zraka, oni će jednostavno proći jedan kroz drugi. Međutim, otkrivene 'fotonske molekule' ponašaju se više poput svetlosnih mačeva iz naučne fantastike nego kao obični laserski zraci.
'Većina svojstava svetlosti koja poznajemo proizlazi iz činjenice da fotoni nemaju mase te da ne ulaze u reakcije jedni s drugima', rekao je Lukin. 'Mi smo stvorili posebnu vrstu medija u kojem fotoni toliko snažno ulaze u međusobne reakcije da se počinju ponašati kao da imaju masu i povezuju se u molekule. O ovoj vrsti fotonskog vezanog stanja već se neko vreme vode teorijske rasprave, međutim, niko ih do sada nije video. Nije neprikladna analogija ako ih uporedimo sa svetlosnim sabljama. Kada ovi fotoni reaguju jedni s drugima, oni se potiskuju i skreću. Fizika zbivanja u ovim molekulama slična je onome što vidimo u filmovima', pojasnio je.
U svojem istraživanju fizičari su u vakumirani rezervoar upumpali atome rubidijuma i potom ih rashladili na temperaturu od samo nekoliko stepena iznad apsolutne nule. Pomoću ekstremno slabih laserskih pulsova u oblak atoma ispalili su pojedinačne fotone. Dok su prolazili kroz oblak, fotoni su svojom energijom pobuđivali atome na svom putu i dramatično usporili. Kada foton prolazi kroz oblak atoma njegova predana energija prenosi se s atoma na atom da bi na kraju oblaka ponovno izašao kao foton.
'Foton zadržava svoj identitet kada izađe iz medija. To je isti efekt koji vidimo prilikom loma svetlosti u čaši vode. Svetlost ulazi u vodu, predaje deo svoje energije mediju te u njemu postoji kao energija i materija zajedno, međutim, kada izađe i dalje je svetlost. Ovaj proces je isti samo je ekstremniji jer se svetlost puno više usporava i predaje mnogo više energije tokom loma', objasnio je Lukin.
Kada su Lukin i kolege ispalili dva fotona u oblak začudili su se kada su oni izašli zajedno poput jedinstvene molekule. Kako je nastala takva neobična, dosad neviđena molekula?
Lukin kaže da je transformaciju uzrokovao efekt koji fizičari nazivaju Rydbergovom blokadom prema kojoj se atomi u blizini pobuđenog atoma ne mogu pobuditi do istog stepena. U praksi to znači da kada dva fotona uđu u oblak atoma, prvi će pobuditi atom, no moraće se pomaknuti napred pre nego što će drugi foton moći pobuditi neki obližnji atom. Rezultat je da dva fotona guraju i povlače jedan drugoga kroz oblak kako se njihova energija predaje s jednog atoma na drugi.
Lukin kaže da su ove eksperimente radili iz zabave, ali i iz želje da prošire granice nauke. Iako za sada nema izgleda da se otkrivenim procesom naprave stvarne svetlosne sablje iz Ratova zvezda, postoji celi niz mogućnosti da on nađe praktičnu primenu, pre svega u kvantnim i klasičnim računarima, a u budućnosti možda i za stvaranje složenih trodimenzionalnih struktura poput kristala jednostavno iz svetla.
Izvor: tportal.hr