سرعة الضوء هي ثابت فيزيائي عالمي ضروري في عدة جوانب من الفيزياء. يسافر الضوء بسرعة ثابتة ومحدودة تبلغ 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 ميل في الساعة. لاحقًا، تمكنت من إيقافه تمامًا، والتحكم فيه، وتحريكه.
من هي ليني هاو؟
ليني فيسترجارد هاو، عالمة فيزياء ولدت في فييلي، الدنمارك، في 13 نوفمبر 1959، معروفة بأعمالها في إبطاء وإيقاف الضوء. تخرجت من جامعة آرهوس في الدنمارك بدرجة البكالوريوس في الرياضيات، ودرجة الماجستير في الفيزياء، ودكتوراه. (المصدر: فيزياء اليوم)
أبحاث ليني هاو حول سرعة الضوء
بعد سنوات من الجهد، أتقنت هاو فن ركوب الدراجة بسرعة الضوء في عام 1999.
بدلاً من التسريع، أبطأت الضوء إلى سرعة مذهلة تبلغ 60 كيلومترًا في الساعة، محققةً هذا الإنجاز المثير. وقد حققت شيئًا أكثر استثنائًا، وهو إيقاف الضوء في مساره.
يسافر الضوء بسرعة 186,000 ميل في الثانية. كانت هاو تعلم ذلك لكنها لم تتوقع أبدًا كسر رقم قياسي للسرعة البطيئة للضوء. بدأت مسعى بحثي جديد بعد ذلك مباشرة: البحث عن تكاثف بوز-آينشتاين، حالة جديدة 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؛ يُطلق عليه اسم تكاثف بوز-آينشتاين نسبة إلى الفيزيائيين الذين تنبأت أبحاثهما بوجوده في عام 1924.
كنت فضوليًا جدًا لرؤية ما هي حالة المادة الجديدة هذه. كنا سعداء للغاية. لقد نجحنا.
ليني فيسترجارد هاو، عالمة فيزياء
تم تكوين تكاثف بوز-آينشتاين في النهاية في يونيو 1997 بعد أن نجحت هاو وزملاؤها في تبريد الذرات.
بعد إنشائه، بدأت هاو وزملاؤها يبحثون عن استخدامات للتكاثف. اكتشفوا أنهم يمكنهم جعل الضوء يمر عبر التكاثف غير الشفاف سابقًا عن طريق التحكم الدقيق فيه بأشعة الليزر. وأدركوا أنه لم يتم تحديد أي مادة يمكنها تأخير الضوء بفعالية مثل التكاثف المعالج.
باستخدام مغناطيس كهربائي، تم تعليق تكاثف على شكل سيجار بطول 0.2 ملليمتر داخل حجرة فراغ. استخدموا شعاع ليزر مضبوط 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 هاو طوال الليل في المختبر لتحسين تقنية اختبارها لتباطؤ الضوء. بدأت تلاحظ تباطؤ الضوء في مارس 1998، أخيرًا.
ظننت، ‘يا إلهي، أنت أول من يرى الضوء يتحرك بهذه البطء.’
ليني فيسترجارد هاو، فيزيائية
اكتشفت أنها كانت تتحرك أسرع من أشعة الضوء الخاصة بها عندما سافرت إلى كوبنهاغن في ذلك الصيف. نشرت نتائجها في ذلك الخريف عندما نجحت في جعل الضوء يتحرك بسرعة دراجة هوائية.
قدمت فريقها بحثهم هذا العام من خلال إيقاف كل الضوء بنجاح داخل مكثف بوز‑آينشتاين. أوقف العلماء فورًا ليزر الربط بمجرد أن تم ضغط نبضة الضوء بالكامل وحجزها داخل المكثف. أصبح الضوء محبوسًا داخل بعد هذا التغيير. ظهرت نبضة الضوء الأولية من الطرف الآخر عندما أعادوا تشغيل ليزر الربط. (المصدر: Physics Central)
