Ακινητοποίησαν το φως για ένα λεπτό! Scientists ‘freeze’ light for an entire minute!

Light completely stopped for a record-breaking minute. Image: imredesiuk/Shutterstock.

Η ταχύτητα του φωτός είναι πάντα μικρότερη όταν το φως κινείται μέσα σε ένα οποιοδήποτε διαφανές υλικό μέσο – π.χ. μέσα στο γυαλί η ταχύτητα του φωτός μειώνεται κατά περίπου 40%.

Κανένα μέσο, όμως, δεν μπορεί να μειώσει την ταχύτητα του φωτός στο μηδέν. Το 1999, ωστόσο, ερευνητές του Χάρβαρντ κατάφεραν να επιβραδύνουν το φως στα 61 χιλιόμετρα την ώρα, και δύο χρόνια αργότερα μπόρεσαν να το σταματήσουν εντελώς, έστω και για μια στιγμή.

Not so fast (Image: Dougal Waters/Getty).

Τώρα, ερευνητές στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Ντάρμσταντ δείχνουν ότι το φως μπορεί να αιχμαλωτιστεί για περισσότερο χρόνο, έως και 60 δευτερόλεπτα, χάρη σε μια πειραματική διάταξη που βασίζεται σε έναν κρύσταλλο και δύο δέσμες λέιζερ.

Το μυστικό είναι ότι ο κρύσταλλος, ένα υλικό που μοιάζει με γυαλί, γίνεται διαφανής για να απορροφήσει το εισερχόμενο φως, ενώ αμέσως μετά γίνεται αδιαφανής, οπότε το φως παγιδεύεται μέσα του.

Το φως παγιδεύεται μέσα σε έναν κρύσταλλο που περιέχει το εξωτικό στοιχείο πρασεοδύμιο.

Για να σταματήσουν το φως οι φυσικοί χρησιμοποίησαν έναν κρύσταλλο σαν το γυαλί που περιείχε μια μικρή συγκέντρωση ιόντων από το στοιχείο Πρασεοδύμιο (Pr).

Η πειραματική τους διάταξη περιείχε επίσης δυο δέσμες λέιζερ. Η μια αποτελούσε τμήμα της συσκευής επιβράδυνσης, ενώ η δεύτερη θα αναγκαζόταν να σταματήσει. Η πρώτη δέσμη φωτός, η επονομαζόμενη «δέσμη ελέγχου», μεταβάλλει τις οπτικές ιδιότητες του κρυστάλλου.

Image: Heinze et al.

Η δεύτερη δέσμη, διερχόμενη μέσα από αυτό το νέο μέσο του κρυστάλλου και φωτός από το πρώτο λέιζερ, επιβραδυνόταν. Όταν οι φυσικοί απενεργοποιούσαν την δέσμη ελέγχου, τότε η επιβραδυνόμενη δέσμη σταματούσε. Πιο συγκεκριμένα το φώς μετατρεπόταν σε ένα είδος παγιδευμένου κύματος στο κρυσταλλικό πλέγμα.

Παρουσιάζοντας το πείραμά τους στην επιθεώρηση Physical Review Letters, οι ερευνητές εκτιμούν πάντως ότι το φως είναι δυνατό να μείνει «παγωμένο» για μεγαλύτερο διάστημα, ίσως και μια εβδομάδα.

Συσκευές που ακινητοποιούν το φως θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν στο μέλλον για σε οπτικά συστήματα αποθήκευσης δεδομένων. Όπως γνωρίζουμε από τις οπτικές ίνες, το φως μπορεί να μεταφέρει πληροφορίες, οι οποίες θα παγιδεύονταν κι αυτές στον κρύσταλλο όταν το φως ακινητοποιείται.

Στο τελευταίο πείραμα, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποθηκεύσουν στον κρύσταλλο τις πληροφορίες που μετέφερε η εισερχόμενη δέσμη -μια απλή εικόνα με ρίγες- και να ανακτήσουν τις πληροφορίες αυτές ένα λεπτό αργότερα.

Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι αφενός να αιχμαλωτίσουν το φως για περισσότερο χρόνο, αφετέρου να αυξήσουν την ποσότητα πληροφορίας που μπορεί να αποθηκευτεί. Και, αν οι προσπάθειες αποδώσουν, το αιχμάλωτο φως θα μπορούσε να γίνει βασικό εργαλείο για τα δίκτυα του μέλλοντος.