بیگ بنگ: پنج سال پیش، فیزیکدانان دانشگاه هاروارد و MIT با وادار کردن یک جفت فوتون برای برهم‌کنش با یکدیگر ارتباط برقرار کردند که باید امری غیرممکن به نظر می رسید. برای رسیدن به چنین هدف والایی چه کار باید کرد؟ افزودن سه فوتون کفایت می کند!

به گزارش بیگ بنگ، با توجه به اینکه نور را به عنوان ِ آینده محاسبات قلمداد می کنند، محققان نیز اشتیاق زیادی برای کشف راه‌های جدید به منظور دستکاری فوتون‌ها دارند. ذرات بی‌جرمی که طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهند، معمولا کار زیادی با یکدیگر ندارند. ما غالبا اتم‌ها را در یک شتاب‌دهنده عظیم به یکدیگر برخورد می دهیم و به دنبال ویژگی‌های فیزیکی جدید می گردیم. شما می توانید بدون ریسک کردن زیادی از قوی‌ترین پرتوهای لیزری عبور کنید. برای سالیان متمادی فیزیکدانان این نظریه را در ذهن داشتند که این قاعده می تواند تحت شرایط خاصی دور زده شود و سرانجام در سال 2013 آن را در عمل دیدند.

«میخائیل لوکین» فیزیکدان دانشگاه هاروارد در آن زمان گفت: «ما نوع خاصی از واسطه را ساخته‌ایم که فوتون‌ها در آن به قدری برهم‌کنش‌های قوی با یکدیگر برقرار می کنند که گویی جرم دارند و برای تشکیل مولکول‌ها به هم می چسبند.» محققان برای انجام این کار، یک لیزر ضعیفِ متشکل از چند فوتون را از درون ابری از اتم‌های روبیدیوم عبور دادند. وقتی نور از اتمی به اتم دیگر حرکت می کند، مقداری از انرژی خود را از دست می دهد. اما زمانی که یک فوتون مجاور سعی در انجام همان کار داشته باشد، اتفاق عجیبی می افتد که به آن «انسداد ریدبرگ» گفته می شود؛ ذرات مجاور نمی توانند تا همان درجه برانگیخته شوند.

پس وقتی یک فوتون با اتمی برهم‌کنش می کند، فوتون مجاور با ویژگی‌های یکسان نمی تواند باعث شود اتم دیگری همان سطح از انگیزش را به اشتراک بگذارد. پس در گوشه‌ای می ماند و یک ترکیب اتم – نور به نام پلاریتون(Polariton) پدید می آورد. در نتیجه، وقتی فوتون‌ها به درون ابر روبیدیوم راه می یابند، پلاریتون‌ها هل داده و کشیده می شوند. به پاس برانگیختگی در بخش دیگر، آنها سرانجام به یکدیگر می پیوندند.

اکنون همان تیم فیزیکدانان از شیوه یکسانی برای تعیین این مسئله استفاده کرده اند که آیا این شراکت ویژه می تواند با بکارگیری فوتون سوم هم تداوم پذیرد یا خیر. «ولادان ولتیک» محقق و نویسنده ارشد از دانشگاه MIT گفت: «برای مثال، امکان ایجاد O2 و اوزون با ترکیب مولکول‌های اکسیژن وجود دارد، اما نَه O4. خب این سوال مطرح می باشد: آیا می توان فوتون‌های بیشتری را به یک مولکول اضافه کرد تا چیزهای بزرگتر و بزرگتری ساخت؟» البته، دسته‌های فوتون به صورت دوگانه و سه‌گانه نشان داده است که چنین کاری ممکن است. کنار هم قرار دادن این جفت‌ها و سه پروتون در قالب نوعی مولکول می تواند کاربردهای مفید زیادی داشته باشد.

دانشمندان در سال‌های اخیر مشغول کنترل سرعت نور در خلا، در آوردن آن به شکل‌های جدید و دادن ویژگی‌های عجیب به آنها بوده‌اند. تمامی این فعالیت‌ها می تواند زمینه را برای حصول نوعی فناوری فراهم کند که دیگر از الکترون‌ها برای کارهای رایانه‌ای استفاده نشود، اما می توان الکترون‌ها را در هم‌تنید، رمزگذاری کرد و با سرعت بالایی به فواصل دور فرستاد. خب هدف بعدی تیم چیست؟ محققان گفتند: «با رانش فوتون‌ها، آیا می توان کاری کرد که آنها مانند بلوری از نور یک الگوی عادی به وجود آورند؟ یا چیز دیگری روی خواهد داد؟ باید دید.» جزئیات بیشتر این مقاله در مجله Science منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com