غالبًا ما نسمع عبارة “سرعة الضوء” نفكر في زيادة التسارع. هذا لأن الضوء عادةً يقطع حوالي 240,000 ميل من القمر إلى الأرض في ثوانٍ. لكن هل كنت تعلم أنه يمكن إبطاؤه أيضًا؟
في عام 1999، ليني هاو، فيزيائية من هارفارد، استطاعت إبطاء سرعة الضوء إلى 17 مترًا في الثانية. عمليًا سرعة سيارة خلال زحمة المرور. بحلول عام 2001، تمكنت من إيقاف الضوء تمامًا.
كيف كان ذلك ممكنًا؟
تمكنت هاو من تغيير سرعة الضوء باكتشاف حالة جديدة تمامًا من المادة. عندما تكون الذرات مضغوطة بإحكام معًا عند درجات حرارة منخفضة داخل فراغ عالي، تفقد هويتها كجسيمات فردية. بدلاً من ذلك، تتماسك وتبدأ في التصرف كذرة خارقة واحدة.
في هذه الحالة الغريبة للمادة، يكتسب الضوء بُعدًا أكثر إنسانية؛ يمكنك تقريبًا لمسه.
Lene Hau
كانت هاو العالِم الرئيس في التجربة، التي أُجريت في معهد رويلاند للعلوم. شمل أعضاء الفريق الآخرين: زاكاري دوتن، سيروس بهروزي، وستيف هاريس. (المصدر: Harvard)
لماذا درسوا ذلك؟
السبب الأساسي كان الفضول البحت تجاه الحالة الجديدة للمادة. خلال العملية، تمكنوا من تحديد عدة استخدامات عملية لإبطاء الضوء شملت إنشاء أنواع جديدة من الليزر والقدرة على نقل البيانات والصور وحتى الصوت بكمية أقل من الطاقة والمساحة.
قمنا بذلك لأننا فضوليون بشأن هذه الحالة الجديدة للمادة. أردنا فهمها، لاكتشاف كل الأشياء التي يمكن فعلها بها.
Lene Hau
استغرق بناء الحاوية للمادة الجديدة عدة سنوات لفريق هاو. سبق ذلك سلسلة من التجارب الطويلة لضمان عمل جميع المعايير بشكل صحيح. (المصدر: Harvard)
كيف سارت التجربة؟
تثبت دراسة هاو أن سرعة الضوء يمكن تعديلها. كانت نتائج التجربة أكثر من مجرد إيجابية.
يجب أن تسير العديد من الأمور بشكل صحيح، لكن النتائج في النهاية فاقت توقعاتنا. من المثير رؤية شعاع الضوء يقترب من الوقوف تمامًا.
Lene Hau
(المصدر: Harvard)
هل كانت هذه المرة الأولى التي يحاول فيها أحد دراسة شكل جديد من المادة؟
الإجابة السريعة على هذا السؤال هي لا. تم طرح فكرة شكل جديد من المادة لأول مرة في عام 1924 بواسطة ألبرت أينشتاين وساتيندرا ناث بوس. وفقًا لنظريتهما، عندما تقترب الذرات من بعضها البعض تحت درجات حرارة منخفضة، فإنها تُقفل. وهذا ما أطلقت عليه هاو اسم كتلة واحدة من المادة تُنتج موجات.
على الرغم من وجود هذه النظرية منذ عشرينيات القرن الماضي، لم يتحقق ذلك فعليًا إلا في عام 1995. كان المكثف بوز-آينشتاين متقدمًا على زمانه. كانوا بحاجة فقط إلى التكنولوجيا المناسبة لجعل ذلك ممكنًا. (المصدر: Harvard)
كيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تساعد في حياتنا اليومية؟
في حين أن إبطاء سرعة الضوء بهذه الطريقة لا ينتهك مباشرة أي مبدأ في الفيزياء. وفقًا لنظرية النسبية، لا شيء يتغير.
مع ذلك، يمكن لإبطاء الضوء أن يساعد بالتأكيد في فهمنا للحالة الغريبة للمادة في المكثف بوز-آينشتاين. التكنولوجيا التي تتجاوز الحدود القديمة تكون دائمًا مكلفة وغير عملية في البداية؛ ثم تصبح أرخص وأكثر قابلية للإدارة.
Lene Hau
(المصدر: Harvard)
