دانشمندان در آزمایشی، سرعت نور را تا 10000 بار کاهش دادند

دانشمندان قبلاً ثابت کرده بودند که سرعت نور را می‌توان در مواقع خاصی کند کرد. اکنون یک مطالعه جدید روشی را برای دستیابی به آن نشان می‌دهد و تضمین می‌کند که یکی از مفیدترین رویکردها باشد.

محققان دانشگاه گوانگشی و آکادمی علوم چین می‌گویند که این روش می‌تواند برای محاسبات و ارتباطات نوری مفید باشد. نوری که از خلاء فضا عبور می‌کند با سرعت ثابت 299792 کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند. با این‌حال، اگر میدان‌های الکترومغناطیسی زیادی مانند میدان‌های اطراف ماده معمولی را در مسیر آن قرار دهید، آن سرعت خارق‌العاده شروع به کاهش می‌کند.

بیشتر مواد شفاف، نور را به اندازه ذره‌ای کاهش می‌دهند. این تغییرات در سرعت است که باعث می‌شود نور هنگام عبور از یک محیط به محیط دیگر خم شود. اما ایجاد کندی واقعی در سرعت نور به مواد خاصی مانند کریستال‌های فوتونی یا حتی گازهای کوانتومی فوق سرد نیاز دارد.

محققان در مقاله منتشر شده‌ خود می‌نویسند: «ما تصور می‌کنیم که این کار یک مسیر کاملاً جدید برای تحقق برهمکنش‌های نور-ماده فوق قوی در تراشه‌های نانوفوتونیکی ارائه می‌دهد.»

این روش جدید مبتنی بر چیزی است که به‌عنوان شفافیت القایی به صورت الکترومغناطیسی (EIT) شناخته می‌شود. در شفافیت القایی الکترومغناطیسی، از یک ترفند هوشمندانه لیزری برای دستکاری الکترون‌های درون گازی که در خلاء ذخیره شده‌ است استفاده می‌شود.

در نهایت ماده از حالت مات به شفاف تبدیل می‌شود و نور لیزر می‌تواند از آن عبور کند. اما به دلیل نحوه دستکاری آن، سرعت عبور نیز کاهش می‌یابد. این موضوع آن را برای فیزیکدانان بسیار جالب می‌کند، اما این رویکرد همچنین مقدار زیادی از نور و انرژی را در طول مسیر تلف می‌کند.

برای کاهش این تلفات و بهبود کارایی کل سیستم، محققان برخی از اصول EIT در کنترل نور را در نظر گرفتند و ماده جدیدی برای کاهش سرعت نور طراحی کردند. این ماده نوعی فراسطح است؛ یک ساختار مصنوعی و دو بعدی با خواصی که در طبیعت متفاوت است.

متاسطح‌هایی (سطوح سنتز شده) که توسط این تیم طراحی شده، از لایه‌های بسیار نازکی از سیلیکون ساخته شده‌اند و نشان داده شده است که در نحوه نگهداری و انتشار انرژی بسیار بهتر از گزینه‌های موجود هستند.

بر اساس نتایج به دست آمده‌ توسط محققان، سرعت نور را می‌توان بیش از 10000 بار در این سیستم کاهش داد. در عین‌حال، اتلاف نور در مقایسه با سایر روش‌ها، بیش از پنج برابر کاهش می‌یابد.

کلید رویکرد جدید، روشی است که ریزترین بلوک‌های ساختمانی متاسطح در موقعیت قرار می‌گیرند. در این مورد، آنها به اندازه‌ای نزدیک هستند تا باهم ادغام شوند، و این بر نحوه مدیریت نور هنگام عبور تأثیر می‌گذارد.

نتیجه نهایی این است که تمام این علم پیچیده، کنترل بهتری بر نحوه‌ حرکت نور به ما می‌دهد. از آنجایی که نور در همه چیز از اینترنت پهن باند گرفته‌ تا محاسبات کوانتومی نقش کلیدی ایفا می‌کند، کاربردهای زیادی برای آن وجود دارد.

این تنها راهی نیست که دانشمندان برای کاهش بیشتر سرعت نور پیدا کرده‌اند و اثربخشی و مقیاس‌پذیری که دارد، آن را به گزینه‌ای امیدوارکننده برای مطالعه بیشتر تبدیل می‌کند.

محققان می‌نویسند: «با این یافته‌ها، مطالعه ما مسیر جدیدی را برای تنظیم جریان نور در فراسطح‌ها باز می‌کند.»