We horen vaak de uitdrukking "snelheid van het licht" denken aan verhoogde versnelling. Dit komt omdat licht in enkele seconden ongeveer 240,000 mijl van de maan naar de aarde reist. Maar wist je dat het ook vertraagd kan worden?
In 1999 slaagde Lene Hau, een natuurkundige van Harvard, erin de lichtsnelheid te vertragen tot 17 meter per seconde. Praktisch de snelheid van een auto tijdens de spits. In 2001 was ze in staat om het licht volledig te stoppen.
Hoe was dit mogelijk?
Hau was in staat om de snelheid van het licht te veranderen door een geheel nieuwe staat van materie te ontdekken. Wanneer atomen bij lage temperaturen stevig opeengepakt zijn in een ruimte met een hoog vacuüm, verliezen ze hun identiteit als individuele deeltjes. In plaats daarvan vormen ze samen en beginnen ze zich te gedragen als een enkel superatoom.
In deze vreemde staat van materie krijgt licht een meer menselijke dimensie; je kunt het bijna aanraken.
Leen Hau
Hau was de hoofdwetenschapper van het experiment, dat werd uitgevoerd aan het Rowland Institute of Science. Andere leden van het team inbegrepen; Zachary Dutton, Cyrus Behroozi en Steve Harris. (Bron: Harvard)
Waarom hebben ze dit bestudeerd?
De voornaamste reden was pure nieuwsgierigheid naar de nieuwe toestand van de materie. Tijdens het proces konden ze verschillende praktische toepassingen voor het vertragen van licht identificeren, waaronder het creëren van nieuwe lasertypes en de mogelijkheid om gegevens, afbeeldingen en zelfs geluid te verzenden met minder kracht en ruimte.
We hebben ze gedaan omdat we nieuwsgierig zijn naar deze nieuwe staat van materie. We wilden het begrijpen, ontdekken wat er allemaal mee gedaan kan worden.
Leen Hau
Het bouwen van de container voor de nieuwe zaak nam enkele jaren in beslag voor het team van Hau. Dit werd voorafgegaan door een reeks proefritten van lange uren om er zeker van te zijn dat alle parameters correct werkten. (Bron: Harvard)
Hoe ging het experiment?
De studie van Hau bewijst dat de snelheid van het licht kan worden veranderd. De resultaten van het experiment waren meer dan alleen positief.
Er moeten zoveel dingen goed gaan, maar de resultaten overtroffen uiteindelijk onze verwachtingen. Het is fascinerend om een lichtstraal bijna tot stilstand te zien komen.
Leen Hau
(Bron: Harvard)
Was dit de eerste keer dat iemand probeerde een nieuwe vorm van materie te bestuderen?
Het snelle antwoord op deze vraag is nee. Het idee van een nieuwe vorm van materie werd voor het eerst naar voren gebracht in 1924 door Albert Einstein en Satyendra Nath Bose. Volgens hun theorie, wanneer de atomen dicht genoeg bij elkaar komen bij lage temperaturen, vergrendelen ze. Dit is wat Hau een enkele klodder materie noemde die golven produceert.
Ondanks dat deze theorie al sinds de jaren 20 bestaat, duurde het tot 1995 voordat deze daadwerkelijk werd gemaakt. Het Bose-Einstein condensaat was zijn tijd ver vooruit. Ze hadden alleen de juiste technologie nodig om het mogelijk te maken. (Bron: Harvard)
Hoe kan deze technologie helpen in ons dagelijks leven?
Hoewel het vertragen van de lichtsnelheid op deze manier niet direct in strijd is met enig principe in de natuurkunde. Volgens de relativiteitstheorie verandert er niets.
Het vertragen van het licht kan ons echter zeker helpen om de bizarre toestand van de materie van een Bose-Einstein-condensaat te begrijpen. Technologieën die oude grenzen overschrijden, zijn in het begin altijd duur en onpraktisch; dan worden ze goedkoper en beter beheersbaar.
Leen Hau
(Bron: Harvard)