فیزیکدانان محدودیت سرعت نور را شکسته‌اند.

پژوهشگران فیزیک کوانتوم سرعت نور را با ضربان های داخل پلاسمای گرم شکسته اند

فوتون، ذره کوانتومی تابش الکترومغناطیسی یا همان نور، با عبور از خلأ کیهانی با سرعت سیصد کیلومتربرثانیه محدودیتی در سرعت اجرام دیگر به‌وجود می‌آورد. این یعنی هیچ جرمی با سرعت بیشتر از سرعت نور نمی‌تواند در خلأ حرکت کند.
گرچه این قانون(قانون محدودیت سرعت برای اجرام) هرگز نقض نخواهد شد ، اما در فیزیک کوانتوم قوانین بازی همیشه ما را متعجب می‌کندبازی با ویژگی‌های کوانتومی نور ما را به‌سرعت به سیاره دیگر نمی‌رساند؛ اما برای تکنولوژی اپتیک و لیزر کمک‌ بزرگی خواهد بود.
فیزیکدانان مدتی است که با سرعت محدود پالس های نور سخت و سریع بازی می کنند ، آنها را سرعت می بخشند و حتی با استفاده از مواد مختلف مانند گازهای اتمی سرد ، کریستال های شکست ، و الیاف نوری سرعت را در حالت ایستاده مجازی کاهش می دهند.
این بار محققان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا و دانشگاه روچستر در نیویورک آن را در داخل انبوه داغ ذرات باردار مدیریت کرده و سرعت امواج نور را در داخل پلاسما به هرجایی از حدود یک دهم خلا معمول تنظیم می کنندتا سرعت به بیش از 30 درصد سریعتر است. برای کسانی که فکر می‌کنند روزی خواهد رسید تعطیلات آخر هفته را با سرعت ورای سرعت نور به قنطورس سفر کنند، باید بگوییم نباید امیدوار باشند. قوانین فیزیک محدودیت‌هایی برای جاندارانی با ابعاد مکانیکی مانند انسان‌ها دارد و این محدودیت‌ها تا امروز از بین نرفته‌اند.

فوتون می‌تواند در نقش حامل نیرو نیز عمل کند. در این حین، پالس‌های نور می‌تواند امواج ساده‌ و منظمی از خود منتشر کند. بالا‌و‌پایین‌رفتن گروه‌های امواج نوری با آهنگ یکنواخت در فیزیک با عنوان «سرعت گروه» شناخته می‌شود. بسته به شرایط الکترومغناطیسی اطراف موج می‌توان سرعت گروه را افزایش یا کاهش داد.
با استفاده از لیزر، الکترون‌ها را از اتم‌های هیدروژن و هلیم دور میشود، و اینگونه محققان توانستند سرعت گروه پالسهای نوری را که توسط منبع نور دوم از طریق آنها ارسال می شود ، تغییر دهند ،و همچنین ترمزها را تنظیم کنند و یا با تنظیم نسبت گاز و ترمز کردن آنها ، جریان آنها را ساده کننداین اتفاق به‌دلیل نور قطبی‌شده و انکسار میدان‌ پلاسما افتاده است؛ وگرنه سرعت ذرات نور انفرادی تغییر نمی‌کند؛ حتی اگر بتوان سرعت گروهی آن‌ها را افزایش داد.
اثر کلی به دلیل انکسار از میدانهای پلاسما و نور قطبی شده از لیزر اولیه مورد استفاده برای پایین آوردن آنها بود. امواج نوری منفرد هنوز هم با سرعت معمول خود بزرگنمایی می کنند ، حتی اگر رقص جمعی آنها تسریع شود.
از منظر نظری ، این آزمایش به فیزیک پلاسما کمک می کند و محدودیت های جدیدی در دقت مدل های فعلی ایجاد می کند. به طور عملی ، این خبر خوبی برای فناوری های پیشرفته است تا برای دورزدن این محدودیت‌ها دست به کار شوند.
لیزرها ، به ویژه انواع بسیار قدرتمند ، برنده بزرگ در اینجا خواهند بود. لیزرهای قدیمی به مواد نوری حالت جامد متکی هستند ، که با از بین رفتن انرژی ، آسیب می بینند. استفاده از جریانهای پلاسما برای تقویت یا تغییر ویژگیهای نوری این مسئله را حل می کند ، اما برای استفاده بهینه از آن ما واقعاً نیاز به مدلسازی خصوصیات الکترومغناطیسی آنها داریم.
تصادفی نیست که آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور مشتاقانه درک ماهیت نوری پلاسما را تجربه می کند ، چرا که این آزمایشگاه چشمگیرترین فناوری لیزر در جهان است.
لیزرهای قدرتمندتر دقیقاً همان چیزی هستند که ما برای مجموعه ای از برنامه ها از افزایش شتاب دهنده های ذرات گرفته تا بهبود فن آوری همجوشی تمیز به آن نیاز داریم. این ممکن است به ما کمک نکند که هرچه سریعتر در فضا حرکت کنیم ، اما همین کشف ها هستند که ما را به سمت آینده ای که همه آرزو می کنیم پیش میبرد. در آینده‌ای نه‌چندان دور، تغییر و تحولات بزرگی در زندگی انسان به‌وجود خواهد آمد و کشفیات و اختراعات امروزی ما را بیشتر به آینده‌ای نزدیک می‌کند که اجدادمان برایمان متصور شده بودند.
این تحقیق در Physical Review Letters منتشر شده است.
های فن تک از شما دعوت میکند جهت بحث در مورد این مقاله ، دیدگاه خود را به اشتراک بگذارید