نقاط خاصی می‌توانند امواج نور را در مسیر خود متوقف کنند

ساروس 25
آذر 16, 1396
چرا نباید نگران جابه‌جایی قطب‌های مغناطیسی زمین باشید؟
اسفند 3, 1396

یکی از معروف‌ترین قوانین فیزیک مربوط به سرعت نور است که می‌گوید سرعت نور ثابت است و بالاترین سرعت را در کیهان دارد؛ به‌طوری‌که هیچ جرمی نمی‌تواند به حد سرعت آن برسد.

اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که ظاهرا یک استثنا جالب برای این قانون وجود دارد، به‌طوری‌که ترکیب امواج نور می‌تواند آن‌ها را به توقف کامل برساند.

این اولین بار نیست که دانشمندان نور را در مسیرش متوقف می‌کنند. پیش از این در سال ۲۰۰۱ دانشمندان موفق شدند تا سرعت نور را با گذراندن آن از مسیری شامل مولکول‌های فراسرد شده بسیار کند و حتی متوقف کنند. همچنین در سال گذشته گروهی از دانشمندان در دانشگاه فیلیپین با تغییر گشتاور زاویه‌ای نور به دور خود، سرعت آن را در خلأ به طور قابل‌ملاحظه‌ای کم کردند. حال گروه کوچکی از فیزیکدانان موسسه فناوری اسرائیل و موسسه ریاضی کاربردی برزیل به روش دیگری دست پیدا کرده‌اند که می‌تواند به طور تئوری و با درهم بافتن امواج نور، آن‌ها را کاملا متوقف کند.

روش کار به این صورت است که امواج نور را طوری تنظیم کنند که همگی در نقطه‌ای خاص به نام «نقطه استثنائی» به هم برسند. «نقطه استثنائی» یک اصطلاح ریاضی است که چگونگی تطابق امواج مختلف را در مختصاتی معین نشان می‌دهد.

عموما وقتی از امواج نوری صحبت می‌شود تصور ما چیزی شبیه به امواج تشکیل‌شده در سطح آب با طول و ارتفاع مشخص است. هرچند امواج نوری نیز دارای پارامترهایی مانند طول موج و فرکانس هستند اما ویژگی‌های بسیار زیادی هم دارند که باعث ایجاد الگوهای تکراری با عبور فوتون‌ها در فضا می‌شود. می‌توان این الگوها را توسط آنچه «موج‌بَر» خوانده می‌شود دست‌کاری کرد؛ به‌طوری‌که با محدود کردن دو موج نوری (با ویژگی‌های معکوس یکدیگر) توسط موج‌بر، آن‌ها را در فضای یکسانی با هم درآمیخت. این ترکیبِ ویژگی‌ها که به عنوان یک نقطه‌ی استثنایی توصیف می‌گردد، زمینه‌ساز بروز برخی رفتارهای جالب می‌شود.

اکنون فیزیکدانان با کمک مدل‌سازی ریاضی نشان دادند که امکان استفاده از نوعی موج‌بر که انرژی موج را برای ایجاد نقطه‌ی استثنایی متعادل سازد، وجود دارد. می‌توان تدابیری اندیشید تا امواج نور با هم ادغام شوند، به حالت سکون در آیند، افزایش سرعت بیابند و حتی در سویی دیگر به حرکت خود ادامه دهند. هیچ یک از قوانین اساسی فیزیک شکسته نمی‌شود؛ مانند نوری که از درون یک واسطه می‌گذرد یا حتی در صورت خمیده شدن با سرعت نور حرکت می‌کند، فوتون‌ها در این امواج بر اساس برهم‌کنش‌هایشان در نقطه استثنایی وارد گردباد الکترومغناطیسی می‌شوند.

در این مقاله، دانشمندان نشان دادند که از لحاظ نظری، خواص نقطه استثنایی و پرتوهای نور می‌تواند به گونه‌ای تنظیم شود که نور به طور کامل در یک نقطه استثنایی متوقف شود.

برای مدت طولانی، دانشمندان تصور می‌کردند نقاط استثنایی مفاهیم صرفا نظری هستند. ولی در سال ۲۰۱۰، محققان توانستند در دنیای واقعی با عبور امواج مایکروویو از درون یک جعبه فلزی ویژه، الگوهای موج را از حالتی به حالت دیگر تغییر دهند.

هرچند تاکنون کسی موفق به ساخت یک «نقطه استثنایی» برای امواج نور نشده است، پژوهشگرانی که روی این موضوع کار می‌کنند در مقاله‌شان عنوان کردند که قدم بعدی این گروه یافتن نقاط مشابه برای امواج دیگر همانند صوت است.

این گروه در مقاله خود اذعان داشتند که تحقیق درباره‌ی «نقطه استثنایی» می‌تواند توان ما را در حل بسیاری از مسائل مکانیک کوانتومی افزایش دهد و راه را برای فناوری‌های نوین مبتنی بر شکل دادن امواج هموار کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.