Nors patys fotonai greičiausiai šios greičio ribos niekad neperžengs, egzistuoja kai kurios šviesos savybės, kurioms tos pačios taisyklės negalioja.
Šiomis savybėmis manipuliuodami, deja, žvaigždžių greičiau nepasieksime – tačiau jos gali padėti mums sukurti visiškai naujas lazerių technologijas.
JAV fizikai įrodė, kad tam tikromis sąlygomis bangos, sudarytos iš fotonų grupių, gali judėti greičiau už šviesą.
Mokslininkai jau kurį laiką intensyviai tiria šviesos impulsų greičio ribą: naudodami įvairias medžiagas – pavyzdžiui, šaltas atomines dujas, šviesą laužiančius kristalus ir optines skaidulas – pagreitina ir net sulėtina šviesos impulsus.
Praėjusiais metais mokslininkams iš Lawrence'o Livermore'o nacionalinės laboratorijos Kalifornijoje ir Ročesterio universiteto Niujorke pavyko tai padaryti karštose įkrautų dalelių sūkuriuose, tiksliai sureguliuojant šviesos bangų greitį plazmoje – nuo maždaug vienos dešimtosios įprasto šviesos greičio vakuume iki daugiau nei 30 proc. didesnio.
Tai ir įspūdinga, ir ne visai.
Visiems, kurie tikisi, kad dėl to greičiau pasieksime Kentauros Proksimos žvaigždę ir grįšime atgal, turime liūdnų naujienų. Ši superšviesinė kelionė visiškai atitinka fizikos dėsnius.
Fotono greitį užfiksuoja elektrinių ir magnetinių laukų pynimasis, vadinamas elektromagnetizmu. To pakeisti neįmanoma, tačiau siauro dažnio fotonų impulsai taip pat stumdosi taip, kad susidaro taisyklingos bangos.
Ritmiškas ištisų šviesos bangų grupių kilimas ir leidimasis per daiktus juda „grupiniu greičiu“. Būtent šią „bangų bangą“, priklausomai nuo ją supančių elektromagnetinių sąlygų, galima reguliuoti, kad ji sulėtėtų arba pagreitėtų.
Lazeriu „atkabindami“ elektronus nuo vandenilio ir helio jonų srauto, tyrėjai sugebėjo pakeisti antrojo šviesos šaltinio pro juos siunčiamų šviesos impulsų grupinį greitį – stabdė arba greitino juos, reguliavo dujų santykį ir vertė impulso savybes keisti formą.
Efektas pastebėtas dėl plazmos laukų ir poliarizuoto lazerio, naudojamo jiems pašalinti, šviesos lūžio. Atskiros šviesos bangos vis dar sklido įprastu greičiu – nors atrodė, kad bendrai jos ir pagreitėjo.
Teoriniu požiūriu šis eksperimentas padeda patikslinti plazmos fiziką ir nustatyti naujus dabartinių modelių tikslumo apribojimus.
Praktiškai tai – gera žinia pažangiųjų technologijų kūrėjams, vis mąstantiems, kaip apeiti kliūtis, trukdančias jas paversti realybe.
Didžiausią naudą šioje situacijoje pasiektų lazeriai – o ypač labai galingi lazeriai. Senesniuose lazeriuose naudojamos kietosios optinės medžiagos, kurios, didėjant energijos kiekiui, gali būti pažeistos. Naudojant plazmos srautus šviesos savybėms sustiprinti arba pakeisti, ši problema būtų apeita – tačiau norint kuo geriau tai išnaudoti, reikia sumodeliuoti jų elektromagnetines savybes.
Neatsitiktinai Lawrence'o Livermore'o nacionalinė laboratorija, kurioje įdiegtos įspūdingiausios pasaulyje lazerių technologijos, siekia suprasti optinę plazmos prigimtį.
Vis galingesnių lazerių mums reikia daugelyje sričių – nuo dalelių greitintuvų didinimo iki švarios branduolių sintezės technologijos tobulinimo.
Tad jei dėl šių atradimų kosmose vis dėlto nejudėsime greičiau – tačiau būtent šie atradimai padės mums greičiau pasiekti tokią ateitį, apie kokią svajojame.
Tyrimas paskelbtas žurnale „Physical Review Letters“.
Parengta pagal „Science Alert“.
