Fyzici stvořili novou formu světla  
Týmy vědců MIT a Harvardu spojily síly a přinutily fotony, aby navzájem interagovaly. Tím badatelé vytvořili fotonické molekuly ze 2 i ze 3 fotonů, tedy novou formu světla, a otevřeli dveře aplikacím ve kvantové elektronice. Světelné meče sice ještě nemají, ale za pár let, kdo ví?

Entaglované fotony svedou leccos. Kredit: Christine Daniloff/MIT.
Entaglované fotony svedou leccos. Kredit: Christine Daniloff/MIT.

Fotony jsou elementární částice extrémní povahy. Létají nejvyšší možnou rychlostí, čili rychlostí světla, nemají žádnou hmotnost a nejsou společenské. Za normálních okolností nevstupují do vzájemných interakcí. Fyzici MIT a Harvardu ale nedávno vytvořili novou formu světla, pro kterou tohle neplatí. Názorně předvedli, že fotony za určitých okolností mohou navzájem interagovat, mohou mít hmotnost, a rovněž mohou podstatně zpomalit.

 

Vladan Vuletic. Kredit: MIT.
Vladan Vuletic. Kredit: MIT.

Vladan Vuletic z MIT a jeho spolupracovníci navazují na dřívější výzkum, v němž vytvářeli fotonické „molekuly“ ze dvou interagujících fotonů. A když se jim to povedlo se dvěma fotony, tak proč to nezkusit se třemi nebo i více fotony? Pokud jde o atomy, některé kombinace jsou možné, například molekuly kyslíku O2 nebo O3. Ale molekuly O4 už vytvořit nelze. Fyzici se tedy toužili dozvědět, jak to funguje v případě fotonů.

 

Vuletic a spol. ke svým experimentům sehnali oblak atomů rubidia, který extrémně ochladili na teplotu blízkou absolutní nule. Pak do ultrachladného oblaku atomů střelili velmi slabým laserovým paprskem. Zásah oblaku takovým paprskem vede k vyzáření několika málo fotonů, které pak badatelé mohou prostudovat. Za normálních okolností by se z oblaku fotony vyzářily v náhodných intervalech. Teď se ale objevovaly ve skupinách po dvou nebo po třech.


A nešlo jen o to, že se fotony v tomto výzkumu navzájem přitahovaly. Také získaly hmotnost, což je u fotonů velice extrémní situace. Ztěžkly sice jenom o zlomek hmotnosti elektronu, pro částici, která obvykle žádnou hmotnost nemá, je to ale dost zásadní změna. Tím, že fotony ztěžkly, také velice zpomalily. Najednou se pohybovaly asi tak sto tisíckrát pomaleji, než když se řítí svojí typickou rychlostí světla.


Dočkáme se světelných mečů? Kredit: William Tung / Wikimedia Commons.
Dočkáme se světelných mečů? Kredit: William Tung / Wikimedia Commons.

Pro Vuletice a jeho kolegy bylo velice zajímavé už jenom to, že fotony jsou ochotny tvořit trojice. Nebylo totiž jasné, zda je to vůbec možné. Nakonec se povedlo a jejich výzkum publikoval prestižní časopis Science. Vědci se domnívají, že klíčem pro vzniku trojic fotonů v jejich experimentech byly polaritony – kvantové kvazičástice. Jsou to vlastně hybridi, které z části tvoří elektromagnetické záření a z části hmota. Polaritony mají hmotnost a interagují mezi sebou navzájem. Díky tomu mohlo dojít ke kvantovému provázání fotonů ze sousedních polaritonů, které pak již zůstaly propojené jako fotonické „molekuly“.

 

Fotonické molekuly z entanglovaných fotonů by podle Vuletice mohly nalézt uplatnění ve kvantové elektronice. Když se fotony mohou navzájem ovlivňovat, tak by mohly být využity k šíření kvantové informace. Badatelé také upozorňují, že vzájemná přitažlivost je jenom jednou z možných interakcí částic. Vuletic a spol. chtějí v budoucnu experimentovat s odpuzováním fotonů. Pokud se jim to bude dařit, tak to přinese zase nové, ohromující možnosti. Navzájem se odpuzující fotony by mohly vytvářet pravidelné vzory, možná i krystaly ze světla. Anebo to bude ještě více fantastické. Vědci zatím netuší, je to neprozkoumané území. Hvězdné války jsou možná blíž, než jsme si mysleli.

Video:  Vladan Vuletic: Friction at the Nanoscale


Literatura

MIT News 15. 2. 2018, Science 359: 783–786.

Datum: 18.02.2018
Tisk článku

PROTO hmota, display 36 ks - neuveden
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 40 Kč
cena: 20 Kč
PROTO hmota, display 36 ks
neuveden
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)
Dočkáme se už brzy molekul vytvořených ze světla?     Autor: Stanislav Mihulka (17.09.2015)



Diskuze:

Vzhladem k tom uže se foton na povrch slunce dere i několik

Karel Rabl,2018-02-19 13:09:36

miliónů let, tak bych si klidně dovedl představit i celé světelné světy, nebo aspoň bytosti, akorát že u nás by jim bylo dost zima. A nedovedli by si takový život v tak těžkých podmínkách jaké u nás panují vůbec představit.

Odpovědět


Re: Vzhladem k tom uže se foton na povrch slunce dere i několik

Pavel Hudecek,2018-02-21 09:06:22

Fotony ze slunce bych do toho vůbec neplet. Představa, že se nějaký foton vzniklý v jádře, dostane až na povrch, je zcestná. Foton je cestou mnohokrát pohlcen, pak zas náhodným směrem vyzářen, ... a ještě navíc se mrška poněkud namnoží. Na začátku máme jeden megavoltážní foton z jaderných reakcí, na konci miliony fotonů viditelného světla (nebo kilovoltážní tepelný foton a z něj pak na konci tisíce fotonů viditelných).

Ty miliony let, jsou doba, za jak dlouho se odhaduje, že se malá změna výkonu jádra projeví na povrchu. Fotony jsou ovšem mezitím pohlcovány/vyzařovány (tedy vznikají a zanikají) mnohokrát za sekundu (netroufám si tvrdit, zda mnoho milionkrát, nebo mnoho miliardkrát /s).

Odpovědět


Re: Re: Vzhladem k tom uže se foton na povrch slunce dere i několik

Karel Rabl,2018-02-22 18:43:08

Ba, ba jen dejte bacha, aby vám ta Schroderova kočka neutekla z krabice.To by jste ji určitě zabil když je uvnitř, je z jednoho pohledu živá ale když se podíváte jinak, zase ožije.

Odpovědět


Re: Re: Re: Vzhladem k tom uže se foton na povrch slunce dere i několik

Karel Rabl,2018-02-22 18:52:57

Pardon překlep chtěl jsem napsat "z jednoho pohledu mrtvá a když se podíváte jinak zase ožije". A myslím si, že je mnohem větší pravděpodobnost že se ze skrumáže informací energií na slunci vyklube informace která si uvědomuje sama sebe tedy život, než na mnohem studenější zemi a přece tu jsme.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Vzhladem k tom uže se foton na povrch slunce dere i několik

Fanda Sin,2018-03-01 14:27:47

To opravdu není to, co nám Schroedingerův myšlenkový experiment říká.
Jakmile kočka jednou umře, už je mrtvá a na úhlu pohledu to nic nezmění. ;)

Odpovědět

forma

Petr Petr,2018-02-19 07:41:41

Ta "nová forma světla" je jen formální. Nic to nemá co s realitou.
Je to také starší věc
https://phys.org/news/2013-09-scientists-never-before-seen.html
teď to jen povýšili...
https://arxiv.org/pdf/1709.01478.pdf
Světlo se světlem ve vakuu neinteraguje (nikdo to nikdy experimentálně neprokázal). Je známo z klasické optiky, že k interakci je třeba nelineární médium. Zde použili oblak atomů, který se stává díky saturaci nelineární, ale opravdu tam novou formu světla nevidím. (nechci vidět, kdežto oni chtějí vidět, aby z toho vytřískali vědecké body...)

Odpovědět


Re: forma

Pavel Foltán,2018-02-19 09:04:02

Píšete "aby z toho vytřískali vědecké body..."
To bych jim za zlé neměl — nikdy dopředu nevíme z čeho může vzniknout nějaký v budoucnu užitečný vynález.

Odpovědět


Re: Re: forma

Petr Petr,2018-02-19 13:39:55

Tady nejde o žádný vynález. Jde o interpretaci výsledků, kdy korelaci vysvětlují interakcí a tudíž "novou" formou světla ("světlené hmoty").
http://news.mit.edu/2018/physicists-create-new-form-light-0215
Takových nových "forem" světla je
https://www.sciencealert.com/physicists-just-discovered-a-new-form-of-light
Vytvoříte nezvyklý paprsek světla a už je to nová forma světla. To je jasná senzacechtivost.

Odpovědět

Vlna

Milan Krnic,2018-02-18 17:57:06

Jsou šikovní, ti vědci, že matematicky přesvědčili hypotetické vlnění, aby se chovalo jako částice, navíc takto pospolitě. Jen tedy v tomto pojetí už hvězdné meče máme delší dobu.

Odpovědět


Re: Vlna

Václav Dvořák,2018-02-18 20:32:33

Nejspíš ty "polaritony" nebudou zase tak hypotetické částice... pokud nějak dokázaly svázat fotony, tak že získaly hmotnost.

Odpovědět


Re: Re: Vlna

Milan Krnic,2018-02-19 20:57:43

No "získali", to je, oč tu běží! Získali, nebo spočítali?

Odpovědět


Re: Re: Re: Vlna

Václav Dvořák,2018-02-19 21:09:19

Polaritony to dokázaly, vědci dokázali :)

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