سرعة الضوء هي ثابت فيزيائي عالمي ضروري في عدة جوانب من الفيزياء. يسافر الضوء بسرعة ثابتة ومحدودة قدرها 186,000 ميل في الثانية. لكن هل كنت تعلم أن سرعة الضوء يمكن التلاعب بها؟
في عام 1999، كانت ليني هاو، عالمة فيزياء من الدنمارك، أول من أبطأ الضوء إلى 38 ميلًا في الساعة. لاحقًا، تمكنت من إيقافه تمامًا، والتحكم فيه، وتحريكه.
من هي ليني هاو؟
ليني فسترجارد هاو، عالمة فيزياء ولدت في فييلي، الدنمارك، في 13 نوفمبر 1959، معروفة أكثر بعملها في إبطاء وإيقاف الضوء. تخرجت من جامعة آرهوس في الدنمارك بدرجة البكالوريوس في الرياضيات، ودرجة الماجستير في الفيزياء، ودكتوراه. (المصدر: Physics Today)
أبحاث ليني هاو حول سرعة الضوء
بعد سنوات من الجهد، أتقنت هاو فن ركوب الدراجة بسرعة الضوء في عام 1999.
بدلاً من القيادة بسرعة أكبر، أبطأت الضوء إلى سرعة مذهلة تبلغ 60 كيلومترًا في الساعة، محققةً هذا الإنجاز المثير للإعجاب. وقد حققت شيئًا أكثر استثنائية، وهو إيقاف الضوء في مساره.
يسافر الضوء بسرعة 186,000 ميل في الثانية. كانت هاو على علم بذلك لكنها لم تتوقع أبدًا كسر رقم قياسي للسرعة البطيئة للضوء. بدأت مسعى بحثي جديد بعد ذلك بوقت قصير: البحث عن تكاثف بوز-آينشتاين، حالة جديدة تمامًا من المادة.
الذرات حساسة للغاية للحرارة؛ عند بضعة ميكرودرجة فوق الصفر المطلق، تفقد فرديتها وتندمج.
يمكن لهذا التجمع أن يتصرف كذرة فائقة واحدة عند درجات حرارة منخفضة بما فيه الكفاية؛ يُشار إليه بـ تكاثف بوز-آينشتاين نسبة إلى الفيزيائيين الذين تنبأت أبحاثهما بوجوده في عام 1924.
كنت فضوليًا جدًا لمعرفة كيف تبدو هذه الحالة الجديدة من المادة. كنا سعداء للغاية. لقد نجحنا.
ليني فسترجارد هاو، عالمة فيزياء
تم تكوين تكاثف بوز-آينشتاين في النهاية في يونيو 1997 بعد أن قامت هاو وزملاؤها بتبريد الذرات بنجاح.
بعد إنشائه، بدأت هاو وزملاؤها في البحث عن استخدامات للتكاثف. اكتشفوا أنهم يستطيعون جعل الضوء يمر عبر التكاثف الذي كان غير شفاف سابقًا عن طريق التحكم الدقيق فيه بأشعة الليزر. وأدركوا أنه لم يتم التعرف على أي مادة يمكنها تأخير الضوء بفعالية مثل التكاثف المعالج.
باستخدام مغناطيس كهربائي، تم تعليق تكاثف على شكل سيجار بطول 0.2 مليمتر داخل حجرة فراغ. استخدموا شعاع ليزر مُعاير بدقة لإضاءة السيجار من الجانب قبل إطلاق نبضة من ضوء الليزر على طول محوره الطويل.
بمجرد أن لمست النبضة المكثف المعدل، تباطأت وضُغطت. على مدار عام، عملت ها طوال الليل في المختبر لتحسين تقنية اختبارها لتباطؤ الضوء. بدأت تلاحظ تباطؤ الضوء في مارس 1998، أخيرًا.
فكرت، ‘يا إلهي، أنت أول شخص يرى الضوء يتحرك بهذه البطء.’
ليني فيسترجارد ها، فيزيائي
اكتشفت أنها كانت تتحرك أسرع من أشعة الضوء الخاصة بها عندما سافرت إلى كوبنهاغن ذلك الصيف. نشرت نتائجها في ذلك الخريف عندما نجحت في جعل الضوء يتحرك بسرعة دراجة هوائية.
قدمت فرقها بحثها هذا العام من خلال إيقاف كل الضوء بنجاح داخل مكثف بوز-آينشتاين. أوقف العلماء فورًا ليزر الاقتران بمجرد أن تُضغط النبضة الضوئية بالكامل وتُحبس داخل المكثف. أصبح الضوء محبوسًا داخله بعد هذا التغيير. خرجت النبضة الضوئية الأولية من الطرف الآخر عندما أعادوا تشغيل ليزر الاقتران. (المصدر: فيزياء سنترال)
