Ученые случайно создали световой меч из Звездных войн
Команда физиков из Центра ультрахолодных атомов при Гарвардском университете и Массачусетском технологическом институте (Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms) под руководством россиянина Михаила Лукина получила новое вещество. Новая материя противоречит вековым представлениям ученых о природе света.
Фотоны считаются безмассовыми частицами, неспособными взаимодействовать друг с другом. Например, если направить два лазерных луча друг на друга, то они просто пройдут насквозь, никак не реагируя между собой. Но на этот раз Лукину и его команде удалось экспериментально опровергнуть это убеждение. Они заставили частицы света образовать друг с другом прочную связь и даже собираться в молекулы. Ранее такие опыты имели место только в теории.
«Фотонные молекулы ведут себя не как обычные лазерные лучи, а как нечто близкое к научной фантастике — джедайские световые мечи, например», — заявляет Лукин.
ЧИТАЙ ТАКЖЕ: Мечта джедая: лазерный меч режет бумагу и плавит пластик (ФОТО, ВИДЕО)
«Большинство описанных свойств света исходят из убеждения об отсутствии массы у фотонов. Именно поэтому они никак не взаимодействуют друг с другом. Всё, что мы сделали, это создали особую среду, в которой частицы света взаимодействуют друг с другом так сильно, что начинают вести себя, как если бы у них была масса, и формируются в молекулы», — поясняет физик.
Для начала исследователи поместили атомы рубидия в вакуумную камеру и использовали лазеры, чтобы охладить атомное облако всего до нескольких градусов выше абсолютного нуля. Затем, создавая очень слабые лазерные импульсы, ученые направляли в рубидиевое облако по одному фотону.
«Когда фотоны входят в облако холодных атомов, их энергия заставляет атомы переходить в возбужденное состояние. В результате частицы света замедляются. Фотоны движутся сквозь облако, а энергия передаётся от атома к атому до тех пор, пока не покинет среду вместе с самим фотоном. При этом состояние среды сохраняется таким же, каким было до "посещения" фотона», — рассказывает Лукин.
На следующем этапе эксперимента ученые отправили в рубидиевое облако два фотона. Каково же было их удивление, когда они поймали на выходе два связанных в молекулу фотона. Это можно назвать единицей невиданного ранее вещества.
ЧИТАЙ ТАКЖЕ: Россия построит облегченный вариант «звезды смерти»
Эффект был описан ранее теоретически и носит название блокады Ридберга. Согласно этой модели, при возбуждении одного атома другие соседние атомы не могут перейти в то же самое возбужденное состояние. На практике это означает, что при вхождении двух фотонов в облако из атомов, первый будет возбуждать атом и продвигаться вперед, прежде чем второй фотон возбудит соседние атомы. В результате два фотона будут толкать и тянуть друг друга, проходя через облако, пока их энергия передается от одного атома к другому.
Авторы исследования признаются, что провели этот эксперимент больше для забавы, чтобы проверить на прочность фундаментальные границы науки. Однако у такого удивительного открытия может быть масса практических применений. К примеру, фотоны являются оптимальным носителем квантовой информации, проблемой был лишь тот факт, что частицы света не взаимодействуют друг с другом. Чтобы построить квантовый компьютер, необходимо создать систему, которая будет хранить единицы квантовой информации и обрабатывать ее с помощью квантовых логических операций.
«Наш эксперимент доказывает, что это возможно. Но перед тем, как мы займемся созданием квантового переключателя или фотонного логического вентиля, нам необходимо улучшить производительность фотонных молекул», — говорит Лукин. Таким образом, нынешний результат лишь доказательство работы концепции на практике.
Напомним, ранее bigmir)net рассказывал об архивных материалах нацистов, которые хотели создать огромное зеркало, которое могло сжечь Землю как Звезда смерти из Звездных войн. Смотри на фото уникального проекта:
ЧИТАЙ ТАКЖЕ: Хакер превратил швабру в световой меч