Lestoppolták a fényt – egy magyar állította a csapdát?

Amerikai és orosz tudósok együttműködéseként – amelyben talán egy szlovákiai magyar is részt vett – sikerült megállítani a fényt. Mindez egy különleges és szenzációs kísérlet eredménye, amelyről a különböző lapok egészen más-más hangsúllyal számolnak be.

A német lapok, például a Die Welt, Lene Vestergaard Hau szerepét emelik ki az ügyben, akinek már 1999-ben sikerült lelassítania a fényt. Az amerikai Harvard Egyetemen dolgozó Hau a vákuumban másodpercenként 299.000 kilométeres sebességgel száguldó sugarat az abszolút nulla fok közeli hőmérsékleten lévő nátrium gázban másfél kilométer/órás sebességre fékezte le. Vagyis a fénysebességről a sétáló ember gyorsaságára lassította a sugarat.

Világrekordok dőltek meg

Hau kísérletében nem csak a nátrium gáznak volt szerepe: a kutatónő két sugarat alkalmazott: az egyik lézerrel a nátrium atomokat gerjesztette azért, hogy a másikat átengedjék (különben a gáz elnyelte volna a sugárzást). Az is fontos volt azonban, hogy a sugarat úgy engedjék át, hogy az közben le is lassuljon. Hau kísérlete több évig világrekordnak számított, két évvel ezelőtt azonban Mihail Lukin szintén Harvardon lévő laboratóriumában és Hau másik kutatóműhelyében egyidőben sikerült teljesen megállítani és továbbengedni a fényt.

Ezek a két évvel ezelőtti kísérletek szintén két fénysugárral operáltak: egyszerre engedték őket a gázra, majd az úgynevezett kontrollsugarat kikapcsolták (ez gerjesztette a gáz atomjait), így az úgynevezett szignálsugár számára a gáz azonnal áthatolhatatlanná vált. Így a gáz elnyelte a szignált, atomjai pedig gerjesztett állapotba kerültek, hiszen a fény energiája – az energiamegmaradás törvénye értelmében – nem veszhetett el. Viszont amikor újra bekapcsolták a kontrollt, akkor a gerjesztett atomok „leadták” a fényenergiát, és tovább engedték az új szignálsugarat.

Nem ugyanaz a sugár

A két évvel ezelőtti kísérletekben tehát még nem ugyanaz a szignálsugár hagyta el a gázt, mint amelyik „belement”. A mostani, legújabb felfedezés viszont, amely három tudós, Mihail Lukin, Michal Bajcsy és Alekszandr Zibrov nevéhez fűződik, viszont már ugyannak a fénysugárnak a megállítását és továbbengedését jelenti – írja a BBC. Bajcsy keresztneve egyébként szlovák hangzású, családi neve viszont magyarosan hangzik, tehát a PhysicsWeb internetes újságnak nem biztos, hogy igaza van abban, hogy csak orosz és amerikai tudósok vettek részt a kísérletekben. (A Harvard Egyetemen működő Lukin-csoport tagjainak listáját tekintve a csoportban izraeli, arab, kínai, svéd, indiai, francia és orosz nevek egyaránt előfordulnak.)

A legújabb felfedezésről egyébként Michal Bajcsy nyilatkozott a legtöbb újságnak, miután a Nature című tudományos lapban az ő és társai közleményeként jelent meg a legfrissebb cikk. A Bajcsyék által leírt kísérlet a PhysicsWeb internetes újság szerint az elektromágnesességgel indukált transzparencia elvén alapul. Ez azt jelenti, hogy az elektromágneses úton gerjesztett gáz atomjai (a BBC szerint rubídium gázról van szó) átláthatóvá válnak a fénysugár számára.

Újdonság: három sugár és az interferencia

Bajcsyék ötlete azért újdonság, mert kísérletükben ugyanazt a sugarat engedi tovább a gáz, amelyet befogadott, miután a gáz atomjai nem a fénysugarat nyelik el, hanem csak azok tulajdonképpeni „holografikus lenyomatát” tárolják, nem a fénysugár fotonjait. Mindezt két egymással szemben a gázba eresztett kontroll-lézersugár segítségével érték el a tudósok. Tették ezt azért, mert ezek a sugarak olyan interferenciát hoznak létre, amelyek csapdába ejtik a gyenge szignálsugarat, amely azután „sértetlenül” távozhat a gázból. Bajcsyék tehát nem két, hanem összesen három sugarat alkalmaztak kísérletükben. E kísérletben, amikor lekapcsolják a kontrollsugarat, a szignálsugárnak csak a holografikus, vagy ahhoz hasonló lenyomata marad meg a rubídium atomokon, nem vesznek el a fotonok a gázban.

Michal Bajcsy a PhysicsWebnek erről a két kontrollsugár által alkotott interferencia-mintázatról elmondta: ez a struktúra parányi tükrök sokaságaként ide-oda veri vissza a fényt, és így tulajdonképpen foglyul ejti, befagyasztja, csapdába ejti a szignálsugarat. A kis tükrökön megmarad a szignál holografikus lenyomata, de nem a fotonok „ragadnak bele” a rubídium atomokba. Ha a kontrollsugarakat lekapcsolják, akkor a szignálsugár viszont szabadon távozhat a gázból.

A számítástechnikában is alkalmazható az ötlet

A kísérlet nyomán a fizikusok azt állítják, hogy az eddiginél nagyobb fokú kontrollt tudnak gyakorolni a fény fölött, és ez az optikai távközlésben, a kvantumszámítógépek kialakításakor és az egyetlen fotonnal való kísérletezések során is nagy előrelépést eredményezhet.

Az új metódust egyébként nemcsak Mihail Lukin harvardi kutatócsoportjában fejlesztették ki, hanem az amerikai egyetem együttműködött az orosz Lebegyev Kutatóintézettel is.