Cercetătorii au încetinit lumina de 10.000 de ori

Oamenii de știință au stabilit anterior că lumina poate fi încetinită în anumite scenarii, iar modul în care cercetătorii au încetinit lumina în noul experiment promite să fie una dintre abordările cele mai utile de până acum.

Cercetătorii de la Universitatea Guangxi și Academia Chineză de Științe din China afirmă că metoda lor ar putea aduce beneficii în domeniul calculatoarelor și al comunicării optice.

Lumina care străbate golul spațiului se deplasează cu o singură viteză: 299.792 de kilometri pe secundă. Cu toate acestea, dacă arunci o mulțime de câmpuri electromagnetice în calea sa, cum ar fi cele din jurul materiei obișnuite, acea viteză extraordinară începe să scadă.

Cercetătorii au încetinit lumina! Cum au reușit?

Majoritatea materialelor transparente încetinesc lumina doar într-o mică măsură. Schimbările în viteză sunt cele care determină lumina să se îndoaie pe măsură ce trece de la un mediu la altul. Dar pentru a opri cu adevărat lumina, sunt necesare materiale speciale precum cristalele fotonice sau chiar gaze cuantice super-răcite, explică Science Alert.

„Ne imaginăm că munca noastră oferă o direcție complet nouă pentru realizarea interacțiunilor ultra-puternice dintre lumină și materie pe cipuri nanofotonice”, scriu cercetătorii în lucrarea lor.

Noua metodă prin care cercetătorii au încetinit lumina se bazează pe ceea ce se numește transparența indusă electromagnetic (EIT), care folosește o strategie inteligentă cu laser pentru a manipula electronii din interiorul unui gaz stocat în vid, transformându-l practic din opac în transparent.

Acest lucru înseamnă că lumina laser poate trece prin el, dar, datorită modului în care a fost manipulată, încetinește. Acest lucru face ca noua metodă să fie foarte interesantă pentru fizicieni, dar abordarea înseamnă și că multă lumină și energie sunt pierdute pe drum.

Pentru a reduce această pierdere și a îmbunătăți eficiența întregului sistem, cercetătorii au preluat unele principii ale EIT în controlul luminii și au proiectat un nou material pentru încetinirea luminii. Materialul este un fel de metasuprafață, adică o structură sintetică bidimensională cu proprietăți neobișnuite în natură.

O nouă metasuprafață

Metasuprafețele proiectate de echipă au fost realizate din straturi foarte subțiri de siliciu, asemănătoare cipurilor de calcul actuale, și s-a demonstrat că sunt mult mai eficiente decât opțiunile existente în ceea ce privește modul în care rețin și eliberează energia (în acest caz, de la lumină).

Pe baza rezultatelor obținute de cercetători, se pare că lumina poate fi încetinită de peste 10.000 de ori în acest sistem. În același timp, pierderea de lumină este redusă de peste cinci ori în comparație cu alte metode similare.

Cheia noii abordări este modul în care sunt poziționate cele mai mici componente ale metasuprafeței, cunoscute sub numele de meta-atomi. În acest caz, acestea sunt practic suficient de apropiate pentru a se uni, ceea ce influențează modul în care este gestionată lumina în timp ce trece.

Rezultatul final al acestei științe complexe este un control mai bun asupra modului în care călătorește lumina. Deoarece lumina joacă un rol atât de important în orice, de la internetul în bandă largă până la calculul cuantic, există o multitudine de aplicații potențiale.

Aceasta nu este singura modalitate prin care oamenii de știință au descoperit cum să încetinească lumina, în afara încetinirii naturale care se întâmplă în substanțe precum apa, dar eficacitatea și scalabilitatea acesteia o fac o opțiune promițătoare pentru studii ulterioare.

„Cu aceste descoperiri, studiul nostru deschide o nouă cale pentru modelarea fluxului de lumină în metasuprafețe”, scriu cercetătorii.

Cercetarea a fost publicată în Nano Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Patru studenți au construit cel mai mic robot umanoid din lume, o reușită de Cartea Recordurilor

China ar fi construit un ceas atomic care va funcționa fără erori timp de 7,2 miliarde de ani

Oamenii de știință au creat mătase cu o glandă de păianjen artificială

Puterea unei găuri negre ipotetice ar putea crea bomba supremă