Luca, Ottilia
2 °C
5 °C

Valóság lehet a Star Wars fénykardjából

2013.09.26. 10:57

Az amerikai Harvard és MIT egyetemek közös kutatócsoportja két orosz származású fizikus, Mihail Lukin és Vladan Vuletic vezetésével az anyagnak egy olyan formáját állították elő, amiről eddig csak elméletek szóltak, de kísérletekben még sosem sikerült megfigyelni: fotonokból építettek fel molekulákat. Ez a tudományos eredmény szembemegy mindazzal, amit a fény természetéről eddig tudtunk. A fizika ugyanis úgy tartja, a fotonoknak nincs tömegük, és nem lépnek semmilyen reakcióba egymással – ha két fénysugarat keresztezünk, azok egyszerűen áthaladnak egymáson.

Az amerikai kísérletben létrehozott fotonmolekulák azonban nem úgy viselkednek, mint a fény, inkább úgy, mint a fénykardok a Csillagok háborújában – és ezt nem a sajtó költötte hozzá a tudósok tanulmányához, maga Lukin professzor mondta a Psych.org tudományos portálnak. „A hasonlat a fénykardokkal egyáltalán nem helytelen. Amikor ezek a fotonok reakcióba lépnek, vonzzák és taszítják egymást, ami történik, annak a fizikája egészen hasonló ahhoz, amit a filmekben láthatunk” – fogalmazott.

A fotonmolekulák létrehozásához a kutatók egészen szélsőséges körülményeket teremtettek a laboratóriumban. Egy vákuumkamrában rubídiumatomokból álló felhőt hoztak létre, majd ezt az abszolút nulla fok közelébe hűtötték le. A felhőbe ezek után egy szuperalacsony energiájú lézerrel fotonokat juttattak egyesével. Nagyjából ugyanaz történt, mint amikor a fény egy üveglapon halad át: az üvegben lelassul, az energiája egy részét átadja az anyagnak, majd amint átér rajta, újra felveszi a régi tulajdonságait. A rubídiumfelhőben ugyanez extrém verzióban jött létre, a foton nagyon erősen lelassult, és az energiája nagy részét a rubídiumatomok gerjesztésére adta le.

A kísérlet következő fázisában kettesével lőtték be a fotonokat a kutatók, és megdöbbentő dolgot tapasztaltak: azok egymással reakcióba lépve, molekulaként léptek ki a felhőből. Az úgynevezett Rydberg-szabály kimondja, hogy ha egy atom gerjesztett állapotba kerül, az energiaszintjét a környező atomok nem érhetik el. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy amint a következő foton belép a felhőbe, maga előtt tolja az előzőt, hogy gerjeszteni tudja a környező atomokat. Ez egyfajta vonzó-taszító reakciót vált ki a két foton között, amit azok akkor is megtartanak, amikor a fény kilép a rubídiumfelhőből.

A kutatók szerint felfedezésük komoly áttörést jelent a fizikában, mivel végre gyakorlatban is bizonyítani tudták, hogy létezik az anyagnak ez a különleges, eddig csak teoretikusan felmerült állapota. A sci-fi rajongók legnagyobb bánatára a fotonmolekulákat a gyakorlatban nem futurisztikus fegyverek, hanem új generációs kvantumszámítógépek építésére akarják felhasználni a kutatók.