מהירות האור בוואקום היא מגבלת המהירות המוחלטת של היקום. שום דבר לא ינוע מהר יותר מ-299,792 קילומטרים לשנייה, לפי עבודתו של איינשטיין, מכיוון שזה ידרוש כמות אינסופית של אנרגיה כדי לעשות זאת.
עם זאת, זה לא אומר שאי אפשר לנצח את האור במונחים של מהירות בסט הנסיבות הנכון. במים, למשל, האור מואט ל-225,000 ק"מ לשנייה, שזה עדיין די מהיר, אבל יכול להיעקף על ידי חלקיקים (למשל בכור גרעיני) ולגרום לקרינת צ'רנקוב.
אבל 225,000 קילומטרים לשנייה זה רחוק מהמהירות האיטית ביותר שאור נע בה אי פעם. בשנת 1998, מדענים הצליחו להאט אותו ל-17 מטר לשנייה בלבד, או 61.2 קילומטרים לשעה.
האטת האור לא הייתה המטרה האולטימטיבית של הניסוי. הצוות היה להוט לחקור את התופעה הנקראת עיבוי בוז-איינשטיין (BEC), מצב של חומר שהושערה לראשונה על ידי אלברט איינשטיין בהתבסס על עבודתו של הפיזיקאי התיאורטי סאטינדרה נאת בוז. כאשר גז של בוזונים - חלקיקים נושאי כוח שיש להם ספין מספר שלם - מקורר לטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט, הוא יוצר אובייקט קוונטי בודד, לעתים קרובות משווה לכזה הפועל כאטום בודד.
"פונקציית הגל של עיבוי בוז-איינשטיין תואמת את מצב היסוד של אובייקט קוונטי מקרוסקופי", מסביר אחד המאמרים. "במילים אחרות, אוסף של אטומים בעיבוי בוז-איינשטיין מתנהג כישות קוונטית אחת". במצב החדש והמוזר הזה של חומר, שנוצר לראשונה בעולם האמיתי בשנת 1995, מקבלים מבט מקרוסקופי על התנהגות קוונטית.
יש לו הרבה תכונות מוזרות, כולל צמיגות אפס. מקבלים חלק מהדברים האלה בזכוכית, הוא יזחל במעלה צד הזכוכית. הוא יכול לקיים מערבולות שניתן להשתמש בהן כדי ליצור חורים שחורים אנלוגיים, ולהתפוצץ בצורה דומה לסופרנובה, המכונה בוזנובה (bosenova). זה די ברור למה רוצים לחקור את הדברים האלה.
בשנת 1998, מדענים ממכון רולנד למדע יצרו עיבוי בוז-איינשטיין על ידי קירור-על של אטומי נתרן בתא ואקום. תחילה הם ירו קרני לייזר (שנעו במהירות האור הרגילה) לעבר הנתרן, והאטו את החלקיקים בזמן שהם סופגים פוטונים. כעת, בהאטה, הם הוכנסו למערך אחר של לייזרים, שבו האטומים הוכו לאחור בכל כיוון ממנו הגיעו, והאטו (וקיררו) עוד יותר את ענן האטומים, שנשמר במקום על ידי שדה מגנטי רב עוצמה.
לאחר שהדבר נעשה ונוצר ענן של עיבוי, הצוות ירה לייזר אחד לרוחבו כדי ליצור הפרעות קוונטיות, בעוד לייזר שני נורה לכל אורכו. בתנאים אלה, האור הואט באופן דרמטי.
"אנו משיגים מהירות אור של 17 [מטר לשנייה] להתפשטות הפולס בענן אטום שהוכן בתחילה כעיבוי בוז-איינשטיין כמעט טהור (חלק העיבוי הוא ⩾90 אחוז)", כתב הצוות על הניסוי שלהם. "האם הענן נשאר עיבוי במהלך ואחרי התפשטות הפולס זו בעיה שהיא מעבר לתחום העבודה הזו".
למרות הסיפוק, הצוות הבין שהוא יכול להשיג יותר.
"זמן קצר לאחר מכן, הצלחנו לעצור לחלוטין פולס אור בענן אטומי שהתקרר לטמפרטורה ממש מעל לטמפרטורת המעבר עבור עיבוי בוז-איינשטיין", מסביר הצוות. "בזמן שבו פולס האור מואט, דחוס ומוכל בתוך הדגימה האטומית, אנו מכבים את שדה לייזר הבקרה בפתאומיות ואז מדליקים אותו שוב במועד מאוחר יותר. כאשר לייזר הבקרה מופעל מחדש, פולס האור מתחדש: אנו יכולים לעצור וליצור מחדש את פולס האור באופן מבוקר".
מקורות:
קטעים מהמחקר- Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas.
קטעים מ- Scientists Have Slowed Light Down To An Embarrassing 38 Miles Per Hour מאת IFLScience שנכתב ע"י: James Felton.
קטעים מ- Researchers slow down light in metasurfaces with record low loss מאת phys.org שנכתב ע"י: Liu Jia.
קטעים מ- Scientists Slowed Down Light by 10,000 Times in an Experiment מאת ScienceAlert שנכתב ע"י: David Nield.
Kommentarer