Hon bromsar ljuset i ett atommoln

1999-03-03 14:36  
Nu kan man köra ikapp med ljuset. Det krävs bara drygt sextio kilometer i timmen för att komma förbi en ljuspuls. Det har den dansk-amerikanska fysikern Lene Vestergaard Hau nyligen visat.

Enligt svenska fysiker, som Ny Teknik varit i kontakt med, så är det egentligen inget märkvärdigt med hennes långsamma ljus. De underliga effekterna är väl kända och liknande experiment har gjorts på annat håll.

I vakuum går ljuset med sina postulerade 300 000 kilometer i sekunden. Men så fort det kommer in i någon form av material så bromsas det upp. Ju större materialets optiska täthet är desto långsammare går ljuset. Detta fenomen utnyttjar vi dagligen i glasögon och andra linser.

Lene Vestergaard Hau har i sitt jobb tillgång till material med mycket hög optisk täthet. Hon laborerar med extremt kalla atomer och så kallade Bose-Einsteinkondensat. I sin termos har hon natriumgas nedkyld till nära den absoluta nollpunkten.

I ett så kallt gasmoln ligger atomerna mycket tätt. Är de dessutom nedkylda så mycket att de övergår till ett Bose-Einsteinkondensat ökar tätheten ytterligare. Eftersom ljushastigheten påverkas omvänt proportionellt mot atomtätheten så bromsar det kalla natriummolnet upp ljusfarten ordentligt. Problemet är att material med stor optisk täthet oftast är ogenomskinliga och ljuset absorberas nästan omedelbart. Så är det också med det kalla och täta natriummolnet. Men Lene Vestergaard Hau gör sitt lilla atommoln genomskinligt med hjälp av ett kvantoptiskt fenomen, "elektromagnetiskt inducerad transparens". Hon belyser molnet med laserljus som är avstämt till en viss resonans hos natriumatomerna. Detta "kopplingsljus" fyller upp atomerna till en bestämd energinivå. Därmed blir materialet genomskinligt för ljus med en speciell våglängd.

Normalt skulle ljuset snabbt absorberas av atomerna och ladda upp dem till den bestämda energinivån. Men atomerna är ju redan fulla av energi från kopplingsljuset så att ljuset kan slinka förbi oberört.

Tyvärr räcker inte den optiska tätheten hos natriummolnet på långa vägar för att ensam bromsa ljuset så extremt mycket som i detta fall. Men den elektromagnetiskt inducerade transparensen ger atomerna även en rad andra märkliga egenskaper. En av dem bidrar mer än något annat till ljusbromsen. När ljusets våglängd avviker det allra minsta från resonansen så ändras natriummolnets brytningsindex radikalt; lite blåare ljus bryts mycket kraftigare än något rödare. Det innebär att en kort ljuspuls, med viss färgbredd, utsätts för "dispersion" och riskerar att slitas sönder. Men ljuspulsen hålls ihop av kvantoptisk interferens mellan natriumatomerna och laserljusen. Priset för sammanhållningen är att ljuspulsen fortplantas långsammare genom natriummolnet.

I kommande experiment hoppas hon komma ner i ljushastigheter på några centimeter i sekunden.

Anders Wallerius

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer