آیا امکان تغییر سرعت نور وجود دارد؟

مجله علمی ایلیاد - نور به صورت عادی در خلاء با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. این سرعت بدین معنی است که اطلاعات می‌توانند حداکثر با این سرعت در جهان جابه‌جا شوند و به نظر نمی‌رسد این رکورد سرعت تا کنون شکسته شده باشد. با این حال، مشخصاتی از نور وجود دارد که از قوانین مرسوم پیروی نمی‌کنند. دستکاری این مشخصات باعث نمی‌شود بتوانیم به ستاره‌های دیگر سفر کنیم، ولی می‌تواند به ما کمک کند تا کلاس جدیدی از تکنولوژی لیزر را به‌دست بیاوریم.

فیزیکدانان به کمک مواد مختلفی مانند گازهای اتمی سرد، کریستال‌های انکساری و فیبرهای نوری تلاش کرده‌اند تا سرعت پالس‌های نوری را برای مدت کوتاهی افزایش یا کاهش دهند. اکنون محققین آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور آمریکا سرعت نور را درون استخر داغی از ذرات باردار دستکاری کرده‌اند. آن‌ها توانسته‌اند سرعت امواج نوری را درون پلاسما به حدود یک دهم سرعت نور در خلاء کاهش دهند. همچنین آن‌ها توانسته‌اند سرعت نور را تا ۳۰ درصد نسبت به سرعت آن در خلاء افزایش دهند.

سرعت فوتون نور توسط میدان‌ها مغناطیسی و الکتریکی محدود شده است. مجموع این میدان‌ها را الکترومغناطیس می‌نامند. پالس‌های فوتون در بازه‌ی فرکانسی باریکی در حال تنه زدن به یکدیگر هستند، ولی در نهایت به نحوی حرکت می‌کنند که امواج نور منظمی ایجاد می‌شود. بالا رفتن و پایین آمدن امواج نور به صورت ریتمیک در اجسام با نرخی برابر با سرعت گروه امواج حرکت می‌کند و بر اساس شرایط الکترومغناطیسی محیط اطراف می‌توان این سرعت گروهی را کم و زیاد کرد.

محققین با الکترون‌زدایی از جریان یون‌های هیدروژن و هلیوم به کمک لیزر توانستند سرعت گروهی پالس‌های نور فرستاده شده از بین منبع نور دوم را تغییر دهند. آن‌ها توانستند با تغییر نسبت گازها و تغییر شکل پالس‌ها، سرعت نور را کم و زیاد کنند. بیشترین اثر در این موضوع مربوط به پراکندگی نور از میدان‌های پلاسما و همچنین نورهای قطبیده‌ی ناشی از لیزر اولیه جهت الکترون‌زدایی است. البته لازم به ذکر است که امواج منفرد نوری با همان سرعت معمول خود حرکت می‌کنند، ولی مجموعه‌ی آن‌ها با سرعتی متفاوت در حال حرکت خواهد بود.

این آزمایش فیزیک پلاسما را بیشتر باز کرد و قیدهای جدیدی برای دقت مدل‌های کنونی برقرار ساخت. در واقع این آزمایش خبر خوبی برای تکنولوژی‌های پیشرفته محسوب می‌شود. لیزرها مخصوصاً لیزرهای فوق قدرتمند بیشترین بهره را از این پیشرفت می‌برند. لیزرهای قدیمی بر پایه‌ی مواد نوری جامد عمل می‌کنند و اگر انرژی بالا رود این ماده‌ی جامد آسیب می‌بیند. استفاده از جریان‌های پلاسما برای بیشتر کردن توان و تغییر مشخصات نوری می‌تواند تغییرات عمده‌ای در لیزرها ایجاد کند.

لیزرهای قدرتمندی که در ادامه‌ی این آزمایش می‌توانند پا به عرصه بگذارند را می‌توان در شتاب دهنده‌های ذرات و تکنولوژی گداخت هسته‌ای مورد استفاده قرار داد.

نتایج این مطالعه در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شده است.