شناسایی نقاطی ویژه که امواج نور را در مسیرش متوقف میکند.
مجله علمی ایلیاد - نور به سرعت حرکت میکند. نور، مسافت ۹۳ میلیون مایلی بین زمین و خورشید را فقط در ۸ دقیقه طی میکند، اطلاعات در سراسر جهان را فوراً منتقل میکند و بالاترین سرعتِ آن که ۳۰۰،۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه است و به حد مطلق سرعت در کل جهان تبدیل شده است. اما بعضی از فیزیکدانان سعی در تغییر دادن این ویژگی نور و کاهش سرعت آن دارند و در این مقاله که در روز ۳ ژانویهی ۲۰۱۸ در مجلهی Physical Review Letters منتشر شده است، گروهی از محققان نشان دادند که نور میتواند در بعضی نقاط ویژه، بهطور مطلق متوقف شود.
این اولین تکنیکی نیست که دانشمندان برای کاهش سرعت نور پیشنهاد کردهاند. در سال ۲۰۰۱ مقالهای که در مجلهِی Nature منتشر شد، نشان داد که نور میتواند روی اتمهای فوقالعاده سرد، خنثی شود؛ بهطوری که به صورت کامل متوقف میشود؛ سپس به وسیلهی پالسِ دومِ نور در امتداد مسیر خوشایندِ خود به حرکت ادامه میدهد. اما تکنیکی که در مقالهی ۳ ژانویه شرح داده شده است، بر اتمهای فوقالعاده سرد یا خنثی شدنِ نور تکیه ندارد. بلکه در عوض به برخی خواص جالب نحوهِی رفتار امواج، ازجمله امواج نور، تحت شرایط غیرمعمولی نقاط ویژه تکیه دارد.
نقطهی ویژه، محلی است که در آن، دو الگوی پیچیدهی طول موج که یکدیگر را بازتاب میکنند، متلاقی میشوند و با توجه به اینکه مسیر حرکت آنها به چه سمتی است، در یکی از الگوها ادغام میشوند. بیائید آن را تجزیه کنیم؛ ممکن است شنیده باشید که نور، موج است و شاید آنرا بهعنوان موج نسبتاً سادهای تصور کنید، اما واقعیت این است که امواج در دنیای واقعی، چه از نور ساخته شده باشند و چه از ارتعاشات کوانتومی یا صدا، شکلهای سه بعدیِ بسیار قویتر و پیچیدهتری هستند که با توجه به خواص محفظهای که از آن عبور میکنند، دائماً تغییر میکنند.
دانشمندان با تنظیم خواص محفظه پی بردهاند که چگونه موجی پیچیده را در موج دوقلویِ بازتابگرِ آن در هم شکنند. این پدیده در نقاط ویژه یا نقاطی که در اطراف آن موجها رفتارهای ویژه و نامعین نشان دهند، رخ میدهد. اگر پرتوی نور و دوقلوی بازتابگرِ آنرا در نقطهای ویژه در یکی از مسیرها روشن کنید، هر دوی آنها مانند پرتوی نورِ اصلی بهنظر میرسند. اگر آنها را در مسیر دیگری روشن کنید، هر دوی آنها مانند موج بازتابگر به نظر میرسند.
در این مقاله، دانشمندان نشان دادند که از لحاظ نظری، خواص نقطهی ویژه و پرتوهای نور میتواند به گونهای تنظیم شود که نور در این نقطهی ویژه بهطور کامل از حرکت بایستد و متوقف شود. اگر خواص و پرتوهای نور را دوباره تغییر دهیم، نور به راه خود ادامه خواهد داد. دانشمندان برای مدتی طولانی تصور میکردند که نقاط ویژه، صرفاً مفاهیمی نظری هستند. اما در سال ۲۰۱۰ محققان توانستند با روشن کردن مایکروویوهایی از طریق جعبهی فلزی خاصی که باعث میشد الگوهای موج از حالتی به حالت دیگر تغییر کنند، نقطهای ویژه را در دنیای واقعی بسازند.
محققان هنوز نقطهی ویژه متوقفکنندهی نور در دنیای واقعی را نساختهاند و منتظریم ببینیم کسی آنرا میسازد یا خیر؟ در بیانیهای از سوی گروهی از محققان گفتند که گام بعدی آنها این است که پی ببرند آیا نقاط ویژه مشابه، میتوانند سایر انواع موجها، مانند صدا را در مسیرشان متوقف کنند یا خیر؟
این گروه در این مقاله نوشتند که انتظار دارند که این تحقیق در مورد نقاط ویژه، به حل مسائل مهم در مکانیک کوانتومی کمک کند و راهی را برای فناوریهای جدیدی که بر خم شدن و شکل دادنِ امواج تکیه دارد، نشان دهد.
نوشته: ذافی لیتزر
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد