Lumina este mai mult decât se vede cu ochiul liber

Lasere, la un concert Boney M în Petroșani (2008)

Lasere, la un concert Boney M în Petroșani (2008)

Știm de la fizică faptul că lumina este ciudată și că se comportă ca o undă, propagându-se în vid c viteza luminii, dar că se comportă ca și un corpuscul  (părticică de materie), lumina fiind atrasă de gravitație. Deși, vorba aia, fotonii au masă zero, deci gravitația n-ar trebui să-i afecteze. Iar dacă masa lor n-ar fi zero, n-ar călători cu viteza lumini…

Mai sus este exprimat – într-un limbaj neacademic – dualismul undă-corpuscul ce caracterizează lumina care, iată, este foarte ciudată.

Dar mai este.

1. Oamenii de știință au creat molecule de lumină

Dacă ciocnim două fascicule laser, vor trece unul prin celălalt și nu va fi nicio problemă, pentru că fotonii nu reacționează unii cu ceilalți. Și totuși, oamenii de știință au reușit să facă fotonii să interacționeze unii cu ceilalți, iar prima structură pe care au format-o era asemănătoare unei molecule de gaz, e2 (doi electroni cuplați, cum sunt atomii de gaz X2).

Experimentul a fost cam așa:

  1. Într-un cilindru de vid s-au injectat atomi de rubidiu.
  2. Norul de atomi de rubidiu a fost răcit până la câteva grade deasupra lui zero absolut.
  3. Cu un laser foarte slab și foarte precis, au trimis către norul de atomi răciți câteva pulsuri de lumină constând din câte un foton.
  4. Pe măsură ce fotonii (celor câteva pulsuri laser trimise) se ciocneau cu atomii de rubidiu foarte rece, își pierdeau din energie. [Aici este și secretul răcirii: cu cât atomii sunt mai reci, cu atât mai multă energie pot să absoarbă fără să fie excitați dincolo de un prag de reacție.]
  5. La ieșirea din norul de atom reci, fotonii erau cuplați doi câte doi, cum sunt cuplați atomii de gaz (H2, O2, N2) cuplați într-o moleculă.

Amu, chiar din dualismul undă-corpuscul specific luminii, știm că fotonii se pot comprta ca și părți de materie, să formeze structuri. Dar până acum nimeni nu i-a văzut să facă structuri asemănătoare materiei, decât la nivel pur teoretic. Acum, iată, s-a putut și practic.

Încă nici nu putem concepe la ce ar fi bună această nouă formă de materie.

2. Oamenii de știință au oprit un fascicul de lumină, timp de un minut

Nu de la întrerupător, ci l-au oprit din mers. De fapt, e mai interesant:

  1. Oamenii de știință au îndreptat două fascicule laser către un cristal opac (și înghețat, la -267 grade Celsius).
  2. Evident, acestea nu l-a putut penetra.
  3. Apoi, cercetătorii au schimbat parametrii unuia dintre fascicule până când celălalt laser a putut penetra cristalul opac (a se citi: au schimbat parametrii laserului până când stările cuantice ale atomilor din cristal – excitați de acest laser – i-au permis fascicului cu frecvența nemodificată să treacă prin el).
  4. După ce au descoperit frecvența de “deschidere” a cristalului, cercetătorii au oprit experimentul și l-au început din nou, dar folosind o altă zonă din cristal.
  5. Astfel, în zona opacă cercetătorii au trimis un fascicul laser cu o frecvență de “deschidere” care a transformat zona opacă într-una transparentă.
  6. Celălalt fascicul laser a trecut prin noua zonă transparentă.
  7. Atunci, cercetătorii au oprit fasciculul care excita atomii din cristal, cel care menținea atomii într-o stare cuantică ce permitea trecerea celuilalt laser prin cristal.
  8. Când cercetătorii au oprit laserul de excitație, cristalul a redevenit opac. Ceea ce a făcut ca fotonii care se aflau deja în cristal să fie prinși în cristalul redevenit opac.
  9. Adică, fotonii au fost absorbiți de atomi într-o manieră interesantă: fotonii au fost convertiți în radiații de spin (spin waves).
  10. Câtă vreme este menținută sincronizarea dintre nivelele de spin (adică au aceeași energie, iar cristalul nu-și modifică temperatura) ale atomilor, fotonii își vor păstra forma de energie (adică, de energie de spin).
  11. Când au repornit laserul de excitație, cristalul a redevenit transparent, iar energia suplimentară din spin s-a convertit înapoi în fotoni, iar fasciculul laser a ieșit din nou.

Mă rog, asta e spus așa, pe înțelesul copiilor. pentru lucrarea originală, științifică, urmați acest link.

În seara asta este Noaptea Cercetătorilor. Se ține în câteva orașe, poate ați vrea să mergeți.

2 Comentarii

  1. Manuel 28 septembrie 2013 la 13:42 - Raspunde

    Nu e chiar pe intelesul copiilor. :)) E destul de greu de inteles pentru multi oameni.

    Partea cu prinderea luminii in cristal mi-o explic asa: lumina e absorbita de electroni apoi este eliberata cand se schimba conditiile din cristal. E intuitiv as zice, dar ciudat in acelasi timp.

Lasa un raspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Vreau să fiu părtaș la faptă. Poți, de asemenea, să fii părtaș și fără martori.

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.