دانشمندان در یک آزمایش سرعت نور را 10000 بار کاهش دادند

دانشمندان قبلاً ثابت کرده بودند که سرعت نور را می توان در سناریوهای خاصی کاهش داد و یک مطالعه جدید روشی را برای دستیابی به آن نشان می دهد که می تواند یکی از مفیدترین رویکردها باشد.

محققان دانشگاه گوانگشی در چین می‌گویند که این روش می‌تواند برای محاسبات و ارتباطات نوری مفید باشد.

نوری که از خلاء فضا عبور می کند با یک سرعت حرکت می کند - 299792 کیلومتر در ثانیه. با این حال، اگر میدان‌های الکترومغناطیسی زیادی مانند میدان‌های اطراف ماده معمولی را در مسیر آن پرتاب کنید، آن سرعت خارق‌العاده شروع به کاهش می‌کند.

بیشتر مواد شفاف سرعت نور را به اندازه کسری کم می کنند. این تغییرات در سرعت است که باعث می شود نور هنگام عبور از یک رسانه به رسانه دیگر خم شود. اما واقعاً ترمز کردن به مواد خاصی مانند کریستال های فوتونیک یا حتی گازهای کوانتومی فوق سرد نیاز دارد.

محققان در مقاله منتشر شده خود می نویسند: ما تصور می کنیم که کار ما یک جهت کاملاً جدید برای تحقق برهمکنش های فوق قوی نور-ماده در تراشه های نانوفوتونیکی ارائه می دهد.

روش جدید بر اساس آنچه به عنوان شفافیت القا شده از طریق الکترومغناطیسی (EIT) شناخته می‌شود، ساخته شده است، که از ذره‌ای از فریب لیزری هوشمندانه برای دستکاری الکترون‌های درون گازی که در خلاء ذخیره شده است استفاده می‌کند – که اساساً آن را از حالت مات به شفاف تبدیل می‌کند.

این بدان معنی است که نور لیزر می تواند از آن عبور کند، اما به دلیل نحوه دستکاری آن، سرعت آن نیز کاهش می یابد. این، آن را برای فیزیکدانان بسیار جالب می کند، اما این رویکرد همچنین به این معنی است که مقدار زیادی از نور و انرژی در طول مسیر از بین می رود.

برای کاهش این تلفات و بهبود کارایی کل سیستم، محققان برخی از اصول EIT در کنترل نور را در نظر گرفتند و ماده جدیدی برای کاهش سرعت نور طراحی کردند. این ماده نوعی فراسطح است - یک ساختار مصنوعی و دوبعدی با خواصی که در طبیعت متفاوت است.

متاسطح های طراحی شده توسط این تیم از لایه های بسیار نازک سیلیکون - مانند تراشه های محاسباتی امروزی - ساخته شده اند و نشان داده شده است که در نحوه نگهداری و انتشار انرژی (در این مورد، نور) بسیار بهتر از گزینه های موجود هستند.

بر اساس نتایج به دست آمده توسط محققان، نور را می توان بیش از ۱۰ هزار بار در این سیستم کاهش داد. در عین حال، اتلاف نور در مقایسه با سایر روش های قابل مقایسه بیش از پنج برابر کاهش می یابد.

کلید رویکرد جدید روشی است که ریزترین بلوک‌های ساختمانی متاسطح - معروف به متا اتم‌ها - قرار می‌گیرند. در این مورد، آنها اساساً به اندازه کافی نزدیک هستند تا با هم ادغام شوند، که به نوبه خود بر نحوه مدیریت نور هنگام عبور تأثیر می گذارد.

نتیجه نهایی این است که تمام این علم پیچیده کنترل بهتری بر نحوه حرکت نور است. از آنجایی که نور در همه چیز از اینترنت پهن باند گرفته تا محاسبات کوانتومی نقش کلیدی ایفا می کند، کاربردهای بالقوه زیادی وجود دارد.

این تنها راهی نیست که دانشمندان برای کاهش بیشتر سرعت نور پیدا کرده اند، فراتر از کند شدن طبیعی که در موادی مانند آب اتفاق می افتد، اما اثربخشی و مقیاس پذیری آن، آن را به گزینه ای امیدوارکننده برای مطالعه بیشتر تبدیل می کند.

محققان می گویند: با این یافته ها، مطالعه ما مسیر جدیدی را برای تنظیم جریان نور در فراسطح ها باز می کند.

این تحقیق در Nano Letters منتشر شده است.

ترجمه:یاس

https://www.sciencealert.com/scientists-slowed-down-light-by-10000-times-in-an-experiment

«Channel of Science is for all»