Ή μήπως όχι; Μπορούν στ’αλήθεια οι επιστήμονες να φτιάξουν φωτόσπαθα; Όπως αυτά στον πόλεμο των άστρων;
Επιστήμονες στο πανεπιστήμιο Χάρβαρντ και ΜΙΤ, στις Η.Π.Α., κατάφεραν για πρώτη φορά να κάνουν σωματίδια φωτός να αλληλεπιδράσουν.
Θα μου πείτε τόσο δύσκολο είναι αυτό; Ναι!
Αλλά ας τα πάρουμε από την αρχή. Τί είναι φως; Είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ανιχνεύουν τα μάτια μας, το ορατό φως. Και ποιά μορφή έχει το φως, δηλαδή πως κινείται στο χώρο; Ξέρουμε ότι το φως κινείται πάρα πολύ γρήγορα, ασύλληπτα γρήγορα, κοντά στα 300 εκατομμύρια μέτρα το δευτερόλεπτο και τίποτα δεν κινείται τόσο γρήγορα! Μόνο το φως. Και έχει διπλή υπόσταση: είναι κύμα, σαν τα κύματα στην επιφάνεια μιας λίμνης για παράδειγμα, αλλά είναι και σωματίδιο, σαν τα άτομα για παράδειγμα. Πότε είναι κύμα και πότε είναι σωματίδιο, ό,τι το συμφέρει!
Όταν είναι σωματίδιο λοιπόν και βρεθούν όλα αυτά τα σωματίδια το ένα δίπλα στο άλλο, τι παίζει; Συγκρούονται ή αγνοούν το ένα την ύπαρξη του άλλου; Σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, η πιθανότητα να συγκρουστούν είναι πολύ μικρή. Δεν έρχονται λοιπόν σε επαφή. Για παράδειγμα, αν έχουμε δυο φακούς και οι δέσμες τους διασταυρωθούν, δε θα γίνει κάτι παράξενο. Τα σωματίδια φωτός, ή φωτόνια, από τη μία δέσμη απλά θα αγνοήσουν τα σωματίδια από την άλλη και το καθένα θα τραβήξει το δρόμο του. Αγενέστατα έ;
Ε, οι επιστήμονες στο ΜΙΤ ήθελαν να το αλλάξουν αυτό! Και να τα φέρουν πιο κοντά!
Ο λόγος; Οι εφαρμογές μιας τέτοιας τεχνολογίας για παράδειγμα σε υπολογιστές, που θα χρησιμοποιούν το φως και όχι ηλεκτρόνια που είναι πολύ αργοκίνητα.
Και πως θα το καταφέρουν αυτο;
Οι επιστήμονες στο ΜΙΤ πιστεύουν ότι τα πρώτα βήματα έγιναν! Μερικά χρόνια πριν κατάφεραν να ενώσουν δύο φωτόνια και πρόσφατα κατάφεραν να ενώσουν τρία φωτόνια στη σειρά.
Πως το κατάφεραν;
ΟΚ, ας τα πούμε απλά. Στο εργαστήριο έστρεψαν μια ακτίνα λέιζερ, όχι πολύ ισχυρή, η οποία αποτελείται από μόνο μερικά φωτόνια, προς ένα νέφος από άτομα ρουβιδίου. Το νέφος αυτό το έψυξαν με σκοπό τα άτομα να μην μετακινούνται, να είναι σχεδόν ακίνητα, σαν αγαλματάκια ακούνητα! Αυτό το λέιζερ λοιπόν με τα λίγα φωτόνια πέρασε μέσα από το νέφος ρουβιδίου και μπαμ! Μαγεία! Όταν βγήκε από την άλλη μεριά οι ερευνητές είδαν το πιο παράξενο πράγμα! Τα φωτόνια από το λέιζερ είχαν παράξενη συμπεριφορά, σα να ήταν μεθυσμένα! Είχαν πιο μικρές ταχύτητες και άρχισαν να κάνουν παρέα! Παράξενα πράγματα! Είδαν που λέτε δυάδες και τριάδες φωτονίων. Καλά τις δυάδες τις είχαν ξαναδεί, σιγά το πράγμα. Αλλά τις τριάδες όχι! Και εκεί ήταν που φώταξαν όλοι Εύρηκα! Όχι…πλάκα κάνω, κανείς δε το κάνει αυτό!
Γιατί τα φωτόνια ήταν πιο αργά; Είναι όλα θέμα φυσικής! Καθώς το φως μέσα στο νέφος αλληλεπιδρά με τα άτομα του ρουβιδίου, τους δίνει μέρος από την ενέργειά του. Αλλά ακούστε εδώ! Βάσει νόμων της φυσικής δύο γειτονικά άτομα δε μπορούν να λάβουν το ίδιο ποσό ενέργειας. Έτσι αν ένα φωτόνιο δώσει πολύ ενέργεια σε ένα άτομο, ένα γειτονικό φωτόνιο δε μπορεί να κάνει το ίδιο. Αποτέλεσμα αυτού είναι να μένει στη θέση του και να δημιουργείται ένα υβρίδιο ατόμου-φωτός. Αυτά τα υβρίδια είναι τσαμπουκαλίδικα, πότε σπρώχνονται και πότε τραβιούνται μέσα στο νέφος, έτσι τα φωτόνια που είναι προσκολλημένα πάνω τους έρχονται πιο κοντά. Και όταν βγαίνουν από το νέφος είναι πλέον παρεούλα, δυό-δυό ή τρεις-τρεις.
Λοιπόν θα μου πείτε και τι μας νοιάζει εμάς! Μας νοιάζει αν θέλουμε υπολογιστές που να δουλεύουν με μεγάλες ταχύτητες για παράδειγμα!
Οι ερευνητές αυτοί πιστεύουν ότι αν καταφέρουν να βάλουν πολλά φωτόνια μαζί θα μπορέσουν να φτιάξουν ένα τύπο “μορίου” από φως. Και μετά θα μπορέσουν να φτιάξουν κρυστάλλους από φως. Γνωρίζοντας τη θέση ενός φωτονίου μπορούν να ξέρουν που είναι τα υπόλοιπα, σε ίσες αποστάσεις μεταξύ τους. Και αυτό μπορεί να είναι υπερβολικά χρήσιμο σε κβαντικές τηλεπικοινωνίες. Θα γίνονται όλα πιο γρήγορα δηλαδή και θα μπορούμε να στέλνουμε πληροφορίες σε μεγάλες αποστάσεις με πολύ μεγάλες ταχύτητες.
Και κάποιοι κάνουν λόγο για φωτόσπαθα! Όπως αυτά στον πόλεμο των άστρων. Επιστημονική φαντασία;
Ίσως το μέλλον και η επιστημονική φαντασία δεν απέχουν και πολύ το ένα από το άλλο. Ο χρόνος θα δείξει…και το φως!
Πηγές: Science Alert, smithsonian.com