Er det mulig å få lyset til å stå stille?

Det er jo mulig å få atomer til å stå nesten stille ved å avkjøle dem. Er det mulig å gjøre samme operasjon med lyset, og hva skjer i så fall med lyspartiklene?

1. september 2009

I et tomt rom har lyset den enorme hastig-heten av 299 792 458 meter per sekund. Når en lyspuls eksempelvis passerer gjennom glass, går farten litt ned. Det skyldes at atomene i glasset sprer lyset og fører det på kryss og tvers gjennom materialet. Det kan senke lyshastigheten med cirka 50 prosent. Med en rekke banebrytende eksperimenter ved Harvard University har fysikeren Lene Lau klart å sinke lyset enda mer, og til og med fått det til å stå stille. Hun brukte en sky av natriumatomer som var så hyperkalde at temperaturen lå under én milliondels grad over det absolutte nullpunktet – i teorien den lavest mulige temperaturen der selv atomer står stille. En kald natriumatomsky er i seg selv ikke nok til å bremse lyset, for den er faktisk ikke gjennomsiktig. Men hvis natriumatomene blir belyst med en nøye innstilt såkalt kontrollaser, settes de i en spesiell kvantemekanisk tilstand som tillater at en lyspuls kan trenge inn i skyen. Lys består av masseløse partikler som kalles fotoner. Når de trenger inn i skyen, blir de omgitt av atomer som knytter seg til dem. Atommassen er tung og fører til at fotonene må senke farten, omtrent som en løper som forsøker å løpe med en ryggsekk full av bly. Kombinasjonen atomer og kontrollaser skaper dermed et optisk medium med ekstreme egenskaper: Når en lyspuls sendes inn i natriumatomskyen, bremses den voldsomt og komprimeres i takt med at de lynraske fotonene utenfor natriumatomskyen innhenter sine langsommere artsfrender med bly i sekken. Fra en utstrekning på over én kilometer skrumper lyspulsen inn slik at den til slutt er kortere enn natriumatomskyen, som på sin side bare er noen få hundredels millimeter lang. Inne i skyen snegler lyspulsen seg av gårde i 17 meter per sekund. Men når den når enden av skyen, akselererer lyspulsen til sin normale hastighet på cirka 300 000 km per sekund og blir også like lang som før. Hvis kontrollaseren slukkes mens lyspulsen er inne i skyen, blir lyset fanget og står stille. Lyspartiklene er absorbert av atomene som lagrer et avtrykk av lyspulsen. Hvis kontrollaseren blir skrudd på igjen, vil natriumatomene frigi opplysningene slik at lyspulsen kan gjenoppstå og forlate natriumatomskyen. En hyperkald natriumatomsky kan følgelig tas i bruk som et trafikklys for lyspulsen ved at den først bremses ned og deretter sendes ut igjen.

Les mer om hvordan man fant lysets hastighet.

Les også

Kanskje du er interessert i...

FÅ ILLUSTRERT VITENSKAPS NYHETSBREV

Du får ditt gratis spesialtillegg, Vår Ekstreme Hjerne, til nedlasting straks du har meldt deg på nyhetsbrevet.

Fant du ikke det du lette etter? Søk her: