Cercetătorii au descoperit o nouă formă de lumină, apropiindu-se astfel de săbiile cu raze laser din filmul SF “Star Wars”

1
2.188 vizualizari

Cred că multă lume își aduce aminte de săbiile de lasere din filmul SF “Star Wars”, folosite de către Jedi. Însă, aceste arme ar trebui să fie imposibile, conform fizicii moderne, deoarece particulele de lumină (fotonii), nu interacționează unele cu celelaltele în același mod ca și materia normală. Acesta este motivul pentru care voi și prietenii voştri n-aţi reuşi niciodată să vă bateţi în mod real cu nişte lanterne, de exemplu.

Dar, cercetările publicate recent în “Science” s-ar putea să se apropie mai mult de “Star Wars”. Astfel, o echipă de fizicieni a creat o nouă formă de lumină care permite ca până la trei fotoni să se lege împreună. Tehnologia nu este chiar pregătită să creeze “săbiile de lasere”, dar ar putea fi un avantaj major pentru computerele cuantice bazate pe fotoni.

Cei doi cercetători care au condus proiectul, fizicianul de la MIT, Vladan Vuletic și fizicianul de la Harvard, Mihail Lukin, și-au petrecut ultimii ani încercând să facă fotonii să interacționeze între ei. Primul lor succes major a avut loc în 2013, când cercetătorii au reuşit să obţină doi fotoni care să se lege, pentru a crea o nouă formă de lumină, dar ei au dorit să ştie dacă aceasta este limita pentru interacţiunile între fotoni.

“Puteți combina moleculele de oxigen pentru a forma O2 și O3, dar nu și O4, iar pentru unele nu se pot obţine nici măcar molecule cu trei particule”, a spus Vuletic într-o declarație. “Întrebarea care se pune este: puteți adăuga mai mulți fotoni într-o moleculă pentru a face lucruri și mai mari?”

Majoritatea particulelor dobândesc masă prin interacțiunea cu câmpul Higgs, care este un câmp omniprezent de energie. Fotonii, pe de altă parte, nu interacționează cu câmpul Higgs și nu au nicio masă; de aceea, doi fotoni sunt capabili să treacă unul peste celălalt, ca nişte fantome.

Pentru ca aceste particule de lumină fără masă să se lege ca o materie normală, Vuletic și Lukin au creat o configurație experimentală care implică trecerea unui laser prin mai mulţi atomi foarte reci. Adică, ei au folosit un nor de atomi de rubidiu, răciți la doar o milionime de un grad deasupra lui zero absolut. Acest lucru face ca atomii de rubidiu din nor să se miște greu. Apoi, ei au trecut un fascicul laser slab prin norul atomic rece, astfel încât doar câțiva fotoni pot fi măsurați pe cealaltă parte a aparatului.

Cercetătorii au descoperit că fotonii care au apărut pe cealaltă parte erau strâns uniţi între ei, în grupuri de trei, și au obținut de fapt o cantitate foarte mică de masă (egală cu doar o fracțiune din masa unui electron). Ca urmare, aceste triplete fotonice se mişcă de 100.000 de ori mai lent decât viteza unui foton normal, care se deplasează cu 300.000 de kilometri pe secundă.

Vuletic, Lukin și colegii lor au dezvoltat o teorie a ceea ce a determină ca acești fotoni să se lege astfel. În acest model, fotonii trec de la un atom de rubidiu la altul. În timp ce un foton se află într-un atom de rubidiu, el poate crea un atom-foton hibrid numit polariton. Atunci când polaritonii ajung la marginea norului, atomii de rubidiu rămân în nori, în timp ce fotonii legați ies din nor. Potrivit cercetătorilor, întregul proces are loc într-o milionime de secundă.

Tripletele fotonice create de Vuletic și Lukin sunt o îmbunătățire față de qubiţii fotonici, deoarece sunt mult mai strâns legate împreună și sunt, prin urmare, mai bune purtătoare de informații.

Sursa (traducerea şi adaptarea proprie): motherboard.vice.com