دانش و فناوری

برهمکنش فوتون ها برای ایجاد شکل جدید نور

برهمکنش فوتون ها و ایجاد شکل جدید نور

فوتون‌ها ذرات بنیادی تشکیل دهنده نور هستند. این ذرات بدون جرم که با سرعت نور حرکت می‌کنند، با همدیگر برهمکنش نمی‌کنند. اما فیزیکدانان در دانشگاه MIT و‌هاروارد یک شکل جدید نور را ایجاد کرده اند که نشان می‌دهد، گروهی از این فوتون‌ها می‌توانند با همدیگر برهمکنش کرده، سرعتشان کم شده و جرمدار شوند.

این تیم تحقیقاتی ابتدا بر روی ایجاد مولکول‌های فوتونی و تلاش برای برهمکنش دادن دو فوتون، تحقیق می‌کردند. آن ها استدلال کردند که اگر این نوع برهمکنش غیرمنتظره می‌تواند بین دو فوتون رخ دهد، چرا نتواند بین سه فوتون یا تعداد بیشتری اتفاق بیفتد.

برای مثال، ترکیبات مولکولی اکسیژن مانند o2  و o3 (اُزن) وجود دارند اما ترکیب o4 وجود ندارد. حتی برای بعضی مولکول‌ها حتی یک ترکیب سه ذره‌ای هم نمی‌توان ایجاد کرد. پس سوالی که باقی می‌ماند این است که آیا می‌توان فوتون‌های بیشتری به مولکول اضافه کرد تا چیزهای بزگتر و بزرگتری تشکیل شود؟

تیم تحقیق برای یافتن پاسخ، آزمایش‌هایی مشابه نمونه‌های قبلی انجام دادند. ابتدا، آن‌ها یک ابر اتمی از روبیدیم را تا دمای خیلی نزدیک به صفر مطلق سرد کردند که در واقع آن را در مکان خود فریز می‌کند. سپس، یک باریکه خیلی ضعیف لیزر را به میان این ابر اتمی ساکن تاباندند. این باریکه فقط چند فوتون را در یک بازه زمانی ارسال می‌کند که دانشمندان آن‌ها را پس از گسیل شدن از ابر اتمی اندازه گیری می‌کنند.

در حالت عادی، یک جریان تک فوتون در بازه‌های زمانی تصادفی از ابر اتمی خارج خواهد شد اما در این مورد، مشاهده می‌شود که فوتون‌ها در گروه‌های دوتایی و سه تایی گسیل می‌شوند. نه تنها فوتون‌ها از خود جاذبه نشان می‌دهند بلکه جرم‌دار هم می‌شوند (جرمی به اندازه کسری از جرم الکترون که البته برای یک ذره بدون جرم زیاد هم هست). جرم‌دار شدن، باعث کاهش سرعت فوتون‌ها به 100000 برابر کمتر از سرعت حرکت یک فوتون (سرعت نور) می‌شود.

برهمکنش فوتون ها برای ایجاد شکل جدید نور

چرا فوتون‌ها ناگهان با همدیگر برهمکنش می‌کنند؟ فرضیه تیم تحقیق این است که وقتی فوتون‌ها به اتم‌های روبیدیم ضربه می‌زنند، تشکیل ذراتی به نام پلاریتون می‌دهند. پلاریتون‌ها بخشی نور و بخشی ماده هستند. پلاریتون‌ها جرم دارند و برای همین می‌توانند با پلاریتون‌های دیگر ترکیب شوند. وقتی که پلاریتون‌ها  ابر اتمی را ترک می‌کنند، اتم‌ها جا می‌مانند اما فوتون‌ها در ترکیب با هم باقی می‌مانند.

به دلیل اینکه این فوتون‌ها اساسا درهم‌تنیده هستند، می‌توان در رایانش کوانتومی (quantum computing) از آن ها بهره برد. فوتون‌ها می‌توانند در مسافت‌های طولانی با سرعت خیلی زیاد حرکت کنند و مانند کاربردشان در فیبرهای نوری، برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار بگیرند.

جذب فقط یکی از روش‌هایی است که فوتون‌ها قادر به برهمکنش از طریق آن هستند و پژوهشگران به دنبال طرح ریزی آزمایش با روش‌های دیگر برهمکنش مانند استفاده از روشی که در آن فوتون‌ها همدیگر را دفع می‌کنند، هستند.

 

مطالب مرتبط

پولک پوست یا پانگولین ، مورچه خوار باستانی آفریقا و آسیا

عباس رهامی

چرا درختان همیشه سبز برگ‌های سوزنی‌شان را هیچ وقت رها نمی‌کنند؟

عباس رهامی

ابر سیاهچاله غول آسا این ستاره را با سرعت 6 میلیون کیلومتر بر ساعت پرتاب کرد

عباس رهامی

یکی از مهندسین ناسا ادعا می‌کند که “هلیکال انجین” می‌تواند به ۹۹% سرعت نور برسد

نوید بیک زاده

ایلان ماسک با کمک کشتی ستاره‌ای بر روی مریخ شهرسازی می کند

عباس رهامی

چرا نیل آرمسترانگ برای اولین فرود انسان بر روی ماه انتخاب شد؟

عباس رهامی

طرح باتری کوانتومی با بدون ذره‌ای نشت شارژ

عباس رهامی

شبکه عصبی مسئله سه جسم نیوتون را سریع‌تر از هر نرم افزاری حل می‌کند

عباس رهامی

ایلان ماسک یک میلیون دلار برای کاشت یک میلیون درخت هدیه داد

محمد امین نعمتی

فرگشت موازی یا فرگشت همگرا چیست؟

عباس رهامی

ناسا رسماً برنامه فضایی بین ستاره‌ای را آغاز کرد

عباس رهامی

کشف سیاه چاله جدید پنهان به کمک روش جدید

عباس رهامی

کنترل جمعیت زمین مشکل تغییرات آب و هوایی را حل نخواهد کرد

محمد امین نعمتی

چرا انسان احتمالاً تنها حیات هوشمند در جهان است؟

عباس رهامی

تلسکوپ جیمز وب ناسا با محافظ خورشیدی به بزرگی زمین تنیس

عباس رهامی

بهترین سریال‌های علمی-تخیلی بر اساس کتاب‌های مشهور (بخش اول)

عباس رهامی

این لکه فضایی حیرت انگیز حاصل مرگ ستاره در اثر سوپرنوا است

عباس رهامی

گوشت پرینت سه بعدی غذای لذیذ فضایی برای فضانوردان آینده

عباس رهامی

۱ دیدگاه

ساعت‌های اتمی چگونه کار می‌کنند؟ - روکیدا جمعه , 26 اکتبر 2018 at 21:46

[…] ساخت ساعت، ابتدا سزیم گرم می‌شود تا اتم‌ها برانگیخته شوند و از لوله‌ای با خلا زیاد عبور کنند. […]

پاسخ

دیدگاه شما چیست؟