27.09.2013 - «Ученые из Центра изучения ультрахолодных атомов Гарварда-Массачуссетса (Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms) под руководством профессоров Михаила Лукина и Владэна Вулетика смогли реализовать взаимодействие фотонов света. В результате сформировалась материя, существовавшая до этого момента только в теории и в фантастической саге «Звездные войны».»Уникальное открытие имеет революционный характер, оно опровергло все знания, которые люди накапливали в течении 100 лет. Следовательно, аксиома о невесомости и нейтральности фотона является в корне неверной.
Как сказал один из руководителей группы профессор Лукин, «Образованные молекулы фотонов очень отличаются от поведения света. Больше всего это напоминает световые мечи (любимое оружие воинов-джедаев). Свойства света, известные нам сегодня, говорят нам о том, что фотоны невесомы и не могут взаимодействовать между собой. То есть два луча лазерного света свободно проходят друг через друга, не претерпевая никаких изменений. Но нам удалось создать специальную среду с уникальными условиями, в которой фотоны начинают взаимодействовать между собой настолько сильно, будто бы у них имеется значительная масса. Благодаря этому они объединяются в нечто, что мы назвали фотонными молекулами. Такой вид взаимодействия фотонов существовал в теории уже достаточно давно, но до нас его никто не наблюдал практически.
Конечно, не очень корректно сравнивать новую форму фотонной материи со световыми мечами. Но когда фотонные молекулы взаимодействуют между собой, они или притягиваются или отталкиваются, что проявляется на физическом плане в виде эффектов, которые мы могли видеть в поединках на световых мечах".
Чтобы привести к взаимодействию фотоны, современным ученым не пришлось обращаться к магистрам джедаев. Вместо этого была создана специальная установка, в которой реализованы уникальные условия окружающей среды.
Процесс начался с «накачки» безвоздушной камеры атомами рубидия, которые немного позже были охлаждены до температуры, отличной от нуля. После этого исследователи начали передачу импульсов света в облако охлажденных атомов рубидия.
Профессор Лукин рассказывает: "При прохождении через облако фотон сохраняет все свои характеристики. Аналогичный эффект можно увидеть, когда свет преломляется внутри сосуда с водой. Свет входит в воду, отдавая ей часть своей энергии, и в этот момент существует некая субстанция, состоящая из трех компонентов: света, энергии и материи. Но когда свет покидает пределы воды, он возвращается к своему изначальному состоянию. В случае со светом и облаком атомов рубидия все происходит точно также, но эффект проявляется значительно сильней, свет замедляется до более низкой скорости, отдавая большее количество энергии материи, чем это происходит в случае со светом и водой".
Когда ученые стали посылать в недра облака атомов рубидия не по одному фотону, а по несколько, они обнаружили, что эти фотоны покидали пределы облака, сгруппировавшись вместе в единое образование (фотонную молекулу). В данном случае это происходит за счет влияния эффекта блокады Ридберга (Rydbergblockade). Этот эффект определяет, что: когда один атом облака газа возбуждается за счет поступления энергии извне до какого-нибудь энергетического уровня, соседние атомы не могут быть возбуждены до такого же уровня. А на практике это означает, что когда два или больше фотонов синхронно входят в облако атомов, один из фотонов своей энергией возбуждает первый попавшийся атом, замедляя при этом свое движение. За счет блокады Ридберга второй фотон не может отдать энергию даже другим атомам и продолжает двигаться с прежней скоростью, обгоняя первый фотон. Когда второй фотон достигает зоны, свободной от влияния блокады Ридберга, он также отдает попавшемуся атому часть своей энергии и замедляет свое движение. В результате получается почти синхронное движение двух медленных фотонов и двух волн энергии, которые постоянно тянут и толкают друг друга.
Это взаимодействие между фотонами определяется взаимодействием атомов в облаке. Оно заставляет фотоны вести себя подобно единой молекуле, и когда фотоны покидают пределы облака, они в большинстве случаев продолжают вести себя как фотонная молекула.
Открытие ученых также имеет и область практического применения. Как известно, фотоны обладают способностью передачи квантовой информации, и главная проблема квантовых машин состоит в нейтральности фотонов, теперь это проблема решена.
Планируется применять инновационную технологию для кристаллическо-пространственных структур, состоящих из фотонных молекул. Но пока открытие является только доказательством работоспособности физических принципов.
"Полезность нашего открытия может проявиться только в будущем. Но это - новый вид материи, новая форма, и мы надеемся, что дальнейшее изучение свойств фотонных молекул и кристаллов укажут нам области их применения на практике".
Читайте также
Составляющими нового компьютера являются углеродные нанотрубки
19 элементов периодической системы Д.И. Менделеева претерпели изменения в атомарном весе
ESA в скором времени запустит на поверхности Марса роботов-змей
Марсоход Curiosity не нашел метан в атмосфере Марса
Google собирается победить смерть
Толщина самого тонкого стекла – всего два атома
Учеными создан самовосстанавливающийся материал
Удаление негативных воспоминаний скоро станет возможным
0 комментариев