Тези дни още една от границите на невъзможното бе прехвърлена - създадена бе нова форма на светлина, съобщи Science daily.
Учени от Масачузетския технологичен институт са успели да накарат фотоните да си взаимодействат един с друг, подобно на това както атомите се привличат или отблъскват помежду си в обикновената материя. Този пробив една ден може да позволи на учените да изградят така наречените "кристали от светлина" където фотоните се подреждат по дълготрайни схеми и които биха могли да бъдат важни за производството на бъдещите квантови компютри и комуникационни системи.
Истински меч от светлина
Ако някога сте се опитали да кръстосате лъчите на две фенерчета, най-вероятно не помните нещо особено да се е случило. Обикновено фотоните не взаимодействат помежду си, поради което не виждате светлинните лъчи да отскачат един от друг - това би било странна гледка.
Въпреки това, Серджо Канту (Sergio Cantu) и колегите му от Масачузетския технологичен институт успяха да направят невъзможното, но го направиха с нещо повече от фенерчета. Екипът охлади рубидиеви атоми близо до абсолютната нула, което ги прави почти неподвижни, след което активира лазер, насочен към ултрастудения облак. Той е поместен в малка епруветка, която е магнетизирана, което запазва рубидиевите атоми дифузни, бавно движещи се и в силно възбудено състояние.
След това учените насочват много слаб лазер през плътния облак от ултрастудени рубидиеви атоми. Тогава, вместо единични, произволно разположени фотони, фотоните в облака започват да се съчетават заедно по двойки или тройки. Това означава, че действа някакво взаимодействие между фотоните - в този случай - привличане.
Изненадващо, тройното групиране на фотоните е много по-стабилно от двойното. "Колкото повече добавяме, толкова по-силно се свързват", коментира съавторът Адитья Венкатрамани (Aditya Venkatramani), доктор по атомна физика в Харвардския университет.
Учените разбират, че фотоните си взаимодействат, тъй като двойните и тройните фотони отделят различни енергийни подписи или фазови отмествания, съобщават авторите в списание Science.
"Фазата показва колко силно си взаимодействат и колкото по-голяма е фазата, толкова по-здраво са свързани заедно", обяснява Венкатрамани.
Обикновено във вакуум фотоните се движат със скоростта на светлината (почти 300 000 километра в секунда) и нямат маса. Обаче, след като преминат през облаците, свързаните фотони са 100 000 пъти по-бавни от нормалните невзаимодействащи фотони и придобиват част от масата на електроните.
Макар и да не е потвърдено, физиците смятат, че фотонната група се обединява чрез формирането на хибриден фотон-атом или поларитон (polariton).
Когато един фотон преминава през рубидиевия облак, той прескача от един атом на друг, подобно на пчела от цвят на цвят. Поларитон се получава, когато един фотон за кратко се свързва с атом и когато два такива хибрида се срещат в облака, те взаимодействат. Когато поларитоните са на път да напуснат облака, атомите остават зад тях, докато фотоните се промъкват напред, все още обвързани. Тройките се формират, когато се добавят повече фотони.
"Прекрасно е, че когато фотоните преминават през средата, всичко, което се случва в нея, те "помнят", когато излязат - отбелязва Канту.
"Взаимодействието на отделните фотони е мечта от десетилетия", заяви Владан Вулетич (Vladan Vuletic), професор по физика в Масачузетския технологичен институт.
Констатациите могат да се използват в нова квантова комуникационна система, която вплита обвързаните фотони, позволявайки почти моментално предаване на сложна квантова информация.
"Това е напълно ново, в смисъл, че дори не знаем понякога какво да очакваме", коментира Вулетич. "Като въздействаме на фотоните, могат ли те да станат такива, че да формират подреден модел като кристал на светлината? Или ще се случи нещо друго? Това е неизследвана територия".
