Νέα «φωτεινή» μορφή ύλης. Seeing Light in a New Light: Scientists Create Never-Before-Seen Form of Matter

Light sabers (stock image). "Photonic molecules" behave less like traditional lasers and more like something you might find in science fiction -- the light saber. (Credit: © Yana / Fotolia)

Επιστήμονες στις ΗΠΑ έφεραν τα πάνω κάτω στις γνώσεις μας για το φως, δημιουργώντας από αυτό μια νέα μορφή ύλης, η οποία ως τώρα δεν είχε ποτέ παρατηρηθεί στη φύση, αλλά είχε προταθεί μόνο θεωρητικά. Συγκεκριμένα, κατάφεραν να «χειραγωγήσουν» με τέτοιο τρόπο τα φωτόνια, ώστε αυτά να σχηματίσουν μόρια.

Εντυπωσιακή εξέλιξη

Χρησιμοποιώντας λέιζερ οι ερευνητές δημιούργησαν τη νέα «εξωτική» μορφή ύλης.

Το επίτευγμα των ερευνητών των πανεπιστημίων Χάρβαρντ και ΜΙΤ, με επικεφαλής τους καθηγητές φυσικής Μιχαήλ Λούκιν και Βλάνταν Βούλετιτς, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature», ανατρέπει δεκαετίες συμβατικής σοφίας σχετικά με τη φύση του φωτός. Τα φωτόνια θεωρούνται σωματίδια χωρίς μάζα που δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, γι’ αυτό π.χ. δύο ακτίνες λέιζερ που θα διασταυρωθούν, απλώς θα περάσει η μία μέσα από την άλλη.

Όμως τα «φωτονικά μόρια», που δημιούργησαν οι ερευνητές, όπως είπε ο Μιχαήλ Λούκιν, συμπεριφέρονται διαφορετικά και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους τόσο ισχυρά, που αρχίζουν να δρουν σαν να έχουν μάζα και έτσι προσδένονται μεταξύ τους σχηματίζοντας μόρια.

Πως τα κατάφεραν

Photons with strong mutual attraction in a quantum nonlinear medium. Credit: Nature.

Οι ερευνητές έβαλαν άτομα ρουβιδίου σε ένα θάλαμο κενού και μετά, μέσω λέιζερ, έψυξαν το νέφος των ατόμων σε θερμοκρασία λίγων μόνο βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ασθενείς παλμούς λέιζερ, έστειλαν μεμονωμένα φωτόνια να περάσουν μέσα από αυτό το ατομικό νέφος, το οποίο επιβράδυνε σημαντικά την κίνηση των διερχομένων φωτονίων. Τελικά, τα φωτόνια εξέρχονταν από την άλλη μεριά του νέφους σαν ένα ενιαίο μόριο.

Η ανακάλυψη, πέραν του να ωθεί παραπέρα τα σύνορα της επιστημονικής γνώσης, μπορεί να έχει και πρακτικές επιπτώσεις, καθώς τα φωτόνια αποτελούν το καλύτερο μέσο για την μεταφορά κβαντικών πληροφοριών, θα μπορούσε συνεπώς να αξιοποιηθεί σε ένα μελλοντικό κβαντικό υπολογιστή.

Ο Μιχαήλ Λούκιν είπε επίσης ότι κάποια μέρα θα μπορούσαν να δημιουργηθούν και πολύπλοκες τρισδιάστατες δομές, όπως κρύσταλλοι, μόνο από φως. «Σε τι ακριβώς θα αποβεί χρήσιμη, δεν ξέρουμε ακόμα, όμως είναι μια νέα κατάσταση της ύλης, συνεπώς ελπίζουμε ότι νέες εφαρμογές θα ξεπηδήσουν, καθώς θα συνεχίσουμε να μελετούμε τις ιδιότητες των φωτονικών μορίων», πρόσθεσε.