BİLİM
Işığı Neredeyse Durdurdular: Saniyede 300 Bin Kilometreden 17 Metreye
Harvard Üniversitesi fizikçisi Lene Vestergaard Hau ve ekibi, ışık darbesinin özel olarak hazırlanmış ultra soğuk atom ortamındaki grup hızını saniyede yalnızca 17 metreye kadar düşürmeyi başardı. Araştırmacılar daha sonraki deneylerde ışığın taşıdığı bilgiyi atomik ortamda depolayıp yeniden ışığa dönüştürdü.
Işık, boşlukta saniyede yaklaşık 299 bin 792 kilometre yol alıyor. Bu hız, doğanın temel sabitlerinden biri.
Ancak bilim insanları, ışığın özel bir madde içerisindeki ilerleyişini olağanüstü ölçüde yavaşlatmanın mümkün olduğunu gösterdi.
Danimarka doğumlu fizikçi Lene Vestergaard Hau ve çalışma arkadaşlarının 1999 yılında Nature dergisinde yayımlanan deneyinde, ultra soğuk sodyum atomlarından oluşan özel bir ortam kullanıldı.
Sonuç bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı:
Işık darbesinin grup hızı saniyede yalnızca 17 metreye kadar düşürüldü.
Nature'daki özgün çalışma, ışık darbelerinin bu ortamda boşluktaki ışık hızından yaklaşık 20 milyon kat daha yavaş ilerlediğini bildiriyor. �
Nature +1
Atomlar olağanüstü derecede soğutuldu
Deneyin merkezinde Bose–Einstein yoğunlaşması adı verilen sıra dışı bir madde hali bulunuyordu.
Araştırmacılar sodyum atomlarını mutlak sıfıra son derece yakın sıcaklıklara kadar soğuttu.
Ardından elektromanyetik olarak indüklenmiş şeffaflık (EIT) olarak bilinen kuantum etkisinden yararlanıldı. Bu yöntem, normal koşullarda ışığa karşı farklı davranacak atomik ortamın optik özelliklerinin kontrol edilmesini sağladı.
Nature'da 18 Şubat 1999'da yayımlanan araştırmanın başlığı bile elde edilen sonucu doğrudan ortaya koyuyordu: “Ultra soğuk atomik gazda ışık hızının saniyede 17 metreye düşürülmesi.” �
Nature
Sonra ışığı “durdurdular”
Hau ve ekibi çalışmalarına devam etti.
2001 yılına gelindiğinde araştırmacılar ışık darbesini durdurup daha sonra yeniden oluşturabilecek bir yöntem geliştirmişti. Harvard'ın dönemin deneylerini anlatan kayıtlarına göre, ışığın taşıdığı bilgi atomik ortamda saklanabiliyor ve kontrol lazeri yeniden devreye girdiğinde tekrar ışık halinde ortaya çıkabiliyordu. �
Harvard Gazette +1
Ancak burada önemli bir bilimsel ayrıntı bulunuyor.
“Işığı durdurmak”, fotonları bir kavanoza koyup hareketsiz biçimde bekletmek anlamına gelmiyor.
Işık darbesinin taşıdığı optik bilginin atomik sisteme aktarılması ve daha sonra yeniden ışığa dönüştürülmesi söz konusu.
Işıktan madde dalgasına, yeniden ışığa
Hau'nun ekibi birkaç yıl sonra deneyi daha da ileri taşıdı.
2007'de yayımlanan çalışmada ışığın taşıdığı bilgi ultra soğuk atomik sistemde madde dalgasıyla ilişkilendirildi ve başka bir bölgeye aktarılmasının ardından yeniden optik darbeye dönüştürüldü. Nature bu çalışmayı ışık ile madde arasındaki kuantum bilgi aktarımının dikkat çekici örneklerinden biri olarak aktardı. �
Nature +1
Peki Einstein'ın ışık hızı değişti mi?
Hayır.
Deney, boşluktaki ışık hızının değiştirildiği anlamına gelmiyor.
Boşluktaki ışığın hızı yaklaşık:
299.792 kilometre/saniye.
17 metre/saniyeye indirilen değer, özel olarak hazırlanmış ultra soğuk atomik ortamda ilerleyen ışık darbesinin grup hızıydı.
Dolayısıyla “bilim insanları ışığın temel hızını değiştirdi” şeklindeki bir ifade bilimsel olarak doğru olmaz.
Bu deney neden önemli?
Bu araştırmalar yalnızca ilginç bir laboratuvar gösterisi olarak kalmadı.
Işığın yavaşlatılması, depolanması ve kontrollü biçimde yeniden oluşturulması; kuantum bilgi teknolojileri, optik veri depolama, kuantum bellekleri ve fotonik bilgi işleme araştırmaları açısından önemli bir alan oluşturdu.
Nature Photonics de ışığın hızını kontrol etmenin optik verinin yavaşlatılması, depolanması, anahtarlanması ve geciktirilmesi gibi uygulamalara kapı açtığını belirtiyor. �
Nature
Kısacası
İnsanlık ışığın boşluktaki temel hızını değiştirmedi.
Fakat bilim insanları özel kuantum ortamları oluşturarak ışık darbelerinin madde içerisindeki hareketini olağanüstü ölçüde kontrol etmeyi başardı:
Yaklaşık 300.000 km/s → 17 m/s
Ve ardından ışığın taşıdığı bilgiyi atomik ortamda saklayıp tekrar ışığa dönüştürmeyi gösterdi.
Bilimin en etkileyici taraflarından biri de belki burada ortaya çıkıyor: Doğanın temel kurallarını değiştirmeden, bu kuralların izin verdiği sınırları keşfetmek.
Aydın Haberci | Bilim & Teknoloji
Hızlı olmaktan önce doğru olmayı tercih ederiz.
Kaynaklar: Nature, Harvard University / Harvard Gazette. �