Dočkáme se už brzy molekul vytvořených ze světla?  
Není to vyloučeno. Vědci NIST vytvořili struktury ze dvou fotonů, které důvěrně připomínají molekuly ze dvou atomů vodíku.

 

Skoro jako molekula z fotonů. Kredit: E. Edwards / JQI.
Skoro jako molekula z fotonů. Kredit: E. Edwards / JQI.

Zatím to prý ještě není světelný meč, zatím ještě ne. Ale jak se zdá, objekty vytvořené ze světla nejsou pouhou iluzí. Neúnavní fyzici nedávno pokročili ve svém snažení vytvořit objekty z nehmotných fotonů. Jejich výsledky naznačují, že fotony mohou být svázány do podoby, která důvěrně připomíná molekuly. Šéf výzkumu Alexey Gorshkov z amerického Národního institutu pro standardy a technologii (NIST) a jeho kolegové navazují na výzkum z roku 2013, na němž se někteří sami podíleli. Tehdy se povedl průlom a vědci vůbec poprvé něco vytvořili kombinací jednotlivých fotonů. Spojili k sobě dva fotony tak, že jeden seděl na tom druhém.

Alexey Gorshkov. Kredit JQI.
Alexey Gorshkov. Kredit JQI.


Gorshkov a spol. teď v článku, který vyjde v časopisu Physical Review Letters, teoreticky popsali způsob, jak úpravou několika parametrů procesu spojování fotonů z roku 2013 dosáhnou toho, že fotony se budou společně pohybovat v určité vzdálenosti od sebe. Uspořádání fotonů je v takovém případě podobné tomu, jak jsou uspořádány dva atomy vodíku v molekule H2.

Nejsou to přímo molekuly, jak Gorshkov podotýká. Jsou jim ale vcelku podobné a také jsu slibné pro další výzkum. Když se teď vědci naučili stavět struktury ze dvou fotonů, mohou se pustit do složitějších věcí. Ostatně, po fotonové molekule by mohl časem přijít i ten světelný meč.

Logo NIST

Logo NIST

Gorshkov je ale v záležitosti světelného meče a podobných zařízení spíše pesimistický. V NIST prý ještě dlouho nebudou k vidění fronty koupěchtivých rytířů Jedi. Jedním z hlavních důvodů je, že spojení fotonů prozatím vyžaduje extrémní podmínky a důkladně vybavenou laboratoř. Nemusí nás to ale zase tak moc mrzet. Molekulární světlo lze využít i jinak, než jenom ve zbraních rytířů Jedi.

Laserový meč bude možná příště. Kredit: 20th Century Fox.
Laserový meč bude možná příště. Kredit: 20th Century Fox.


Podle Gorshkova je spousta moderních technologií založena na světle. A řadu z nich prý budeme moct citelně vylepšit, pokud ovládneme interakce mezi fotony. Užitečné to může být třeba při přesné kalibraci světelných senzorů, kdy je nutné mít k dispozici standardizovaný zdroj světla, schopný vysílat přesný počet fotonů. Ještě užitečnější by technologie s navázanými fotony mohly být při konstrukci fotonických počítačů, v nichž by fotony nahradily dnes používané elektrony. S fotony namísto elektronů by se leccos zjednodušilo a také by se ušetřila spousta energie. V dnešní době, kdy se často přenášejí data v podobně fotonů v optických kabelech, se spotřebuje hodně energie na přeměny nosiče informace – z elektronů na fotony a naopak. Když bychom dokázali přenášet a zpracovávat data jen s fotony, rozhodně ušetříme. 

Gorshkov nepochybuje o tom, že výzkum fotonů směrem, jaký teď předvedl jeho tým, čeká zářná budoucnost. Podotýká, že fotony sice nemají hmotnost a létají rychlostí světla, ale když je zpomalíme a navážeme na sebe, tak nám jistě ještě leccos předvedou.


Literatura: NIST 8. 9. 2015, arXiv:1505.03859

 

Datum: 17.09.2015
Tisk článku

Související články:

Fotonická hmota poprvé stvořena v laboratoři     Autor: Stanislav Mihulka (05.10.2013)
Jak předělat záření na hmotu?     Autor: Stanislav Mihulka (19.05.2014)



Diskuze:

Co je pravdy na sprosté pomluvě, že po několika km potácení se ode zdi ke zdi vlnovodu (širokého vlákna) fotony ztratí požadovanou koherenci

Josef Hrncirik,2015-09-21 08:43:00

(odráží se a vyvalí se shora i zdola i zleva i zprava a roztáhnou se v šírá kola a ztratí nutnou fázovou disciplínu (i přes půl vlny) a musí být přetaveny a překovány přes elektrony na novou generaci fotonů
a tak furt dokola.
Amen.

Odpovědět

ihned po neutronech v prášku

Josef Hrncirik,2015-09-19 09:11:30

Odpovědět

???

Jan Kment,2015-09-18 20:12:35

Moc toho o fyzice nevím, ale není fotonům vlastní pohyb rychlostí blízkou rychlosti světla? A to přímočarý pohyb? Pokud foton zastavíme, resp. zakřivíme jeho dráhu, pak už přece nemůže jít o světlo, když on sám nedopadá na naší sítnici? Trochu mi to připomíná americkou pop-vědu, mnoho učených slov a smysl žádný nebo nepochopený. Ale opravdu toho o fyzice moc nevím...

Odpovědět


Re: ???

Marek Fucila,2015-09-20 23:17:08

Ja nemám predstavu, čo vlastne dosiahli, ale aspoň ma to motivovalo zamyslieť sa nad niečím, čomu som si myslel že aspoň trochu rozumiem. A až teraz som si plne uvedomil, že fotón nemá "na výber" a musí sa hýbať len rýchlosťou svetla. Hmotné častice môžu mať vzhľadom na pozorovateľa aj nulovú rýchlosť, fotóny sa ale zastaviť nedajú. Aspoň tak tomu rozumiem.
Finta v ich spomalení spočíva v tom, že rýchlosť svetla je rôzna v rôznych prostrediach, a zrejme vždy nižšia ako vo vákuu. Tak pravdepodobne použili vhodné médium.

Ak som správne pochopil Feynmanovo vysvetlenie, ktoré som nedávno čítal, tak to spomalenie spočíva v tom, že niektorý fotón narazí do atómu média, excituje elektrón, a ten vyžiari "iný" fotón. Samozrejme ľubovoľným smerom, a tak niektoré fotóny nedorazia k detektoru, iné sa tam dostanú až po niekoľkých odrazoch, a teda neskôr ako keby išli cez vaákum.

Predpokladám teda, že tie svetelné molekuly nebudú len tak nejaké nezávislé objekty, ale zrejme budú v nejakom médiu, a teda nejakým spôsobom závislé na tamojších atómoch.

Odpovědět


Re: ???

Marcel Brokát,2015-09-23 10:16:38

...to teda nevíš, chtělo by to zopáknout fyziku střední školy:
1) foton je jako částice konstrukt, ve skutečnosti se jedná o kvantum elektromagnetické energie
2) světlo je elektromagnetické vlnění - chová se tedy podle Maxwellových rovnic a podle zákonů kvantové elektrodynamiky
3) světlem nazýváme jenom určitý malý úsek možných frekvencí elektromagnetického vlnění

z toho vyplývá, že
1) lze dráhu světla zakřivit a stále se může jednat o světlo (jelikož frekvence vlnění může stále být v úseku definovaném pro lidský pojem "světelné záření" neboli světlo)
2) ano k poznání zda jde o světlo je třeba učinit měření a jestliže se vlna "ohne" a netrefí se na měřící aparaturu (byť by to bylo oko) nelze mluvit o světle, jelikož nemáme na základě čeho rozhodnout (měření nebylo provedeno)
3) pro doplnění - rychlost šíření elmg vlnění (každého!)je závislé pouze na vlastnostech prostředí, kterým se šíří. A v současném vesmíru tak jak je vakuum "zkonstruováno" dnes se jedná právě o oněch cca 300 000km/s.

Odpovědět


Re: Re: ???

Marcel Brokát,2015-09-23 11:19:03

doplnění k zakřivení dráhy světla:
elmag vlnění a tudíž i světlo má asi snahu se šířit rovně přímočaře. Problém je v tom, že hmotná tělesa, která existují v prostoru vesmíru tento prostor zakřivují. Výsledkem je pohyb po geodetice (obecná zakřivená nejkratší trajektorie z bodu A do bodu B) - něco jako když jedete na kole ze startu po rovině, potom klopená zatáčka levá potom pravá a potom rovinka a cíl. Jedete po nejkratší možné trajektorii, ale není rovná přímočará.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace