|
Весной прошлого года все научные и научно- популярные
журналы мира сообщили сенсационную новость. Американские физики сумели понизить
скорость света до 17 метров в секунду.
Все знают, что свет распространяется с огромной скоростью -
почти 300-тысяч километров в секунду. Согласно теории относительности, это
максимально возможная скорость передачи сигнала.
В начале 1999 года группа физиков из Роуландовского
института научных исследований при Гарвардском университете (штат Массачусетс
США)и из Стэндфордского университета (штат Калифорния)исследовала
макроскопический квантовый эффект - так называемую самоиндуцированную
прозрачность, пропуская лазерные импульсы через непрозрачную в обычных условиях
среду. Самоиндуцированная прозрачность
– один из эффектов нелинейной оптики - оптики мощных световых полей. Он
заключается в том, что очень короткий и мощный световой импульс проходит без
ослабления через среду которая поглощает непрерывное излучение или длинные
импульсы: непрозрачная среда становится для него прозрачной. Этой средой были
атомы натрия, находящиеся в особом состоянии, называемом бозе-эйнштейновским
конденсатом(при очень низких температурах электроны собираются на самом низком
- основном - энергетическом уровне; тогда говорят что происходит бозе-эйнштейновская
конденсация). Атомы конденсата теряют свои индивидуальные свойства, и несколько
миллионов их начинают вести себя как единое целое. При облучении конденсата
лазерным импульсом он приобретает оптические свойства, которые уменьшают
скорость импульса в 20 миллионов раз по сравнению со скоростью света в вакууме.
Экспериментаторам удалось довести скорость света до 17 мс.
Обратимся теперь к уникальному эксперименту 1999 года. Его
осуществили Лин Вестергард Хэу, Захари Даттон, Сайрус Берузи (Роуландовский институт)
и Стив Харрис (Стэндфордский университет). Они охладили плотное, удерживаемое
магнитным полем облако атомов натрия до перехода их в основное состояние - на
уровень с наименьшей энергией. Затем исследователи охладили облако до
температуры менее 435нК (т.е.0,000000435К, почти до абсолютного нуля).
После этого конденсат осветили "связующим пучком" линейно
поляризованного лазерного света с частотой, соответствующей энергии его слабого
возбуждения. Атомы перешли на более высокий энергетический уровень и перестали
поглощать свет. В результате конденсат стал прозрачным для идущего следом
лазерного излучения. И вот здесь появились очень странные необычные эффекты.
Измерения показали, что при определённых условиях импульс, проходящий через
бозе-эйнштейновский конденсат, испытывает задержку, соответствующую замедлению
света более чем на семь порядков - в 20 миллионов раз. Скорость светового
импульса замедлилась до 17мс, а его длина уменьшилась в несколько раз - до 43
микрометров.
Исследователи считают, что, избежав лазерного нагрева
конденсата, им удастся ещё сильнее замедлить свет - возможно, до скорости
нескольких сантиметров в секунду. Система с такими необычными характеристиками
позволит исследовать квантово - оптические свойства вещества, а также создавать
различные устройства для квантовых компьютеров будущего, скажем, однофотонные
переключатели. Более подробную информацию вы можете найти в журнале "Наука и
Жизнь", №2, 2000 г., или на сайте издания, а также в журнале "Nature" 1999. V.397. № 6719. P.559, 560,
594-598 (Великобритания).
Денис Колосветов
|
