We horen vaak de uitdrukking “snelheid van het licht” en denken aan verhoogde versnelling. Dit komt omdat licht doorgaans ongeveer 240.000 mijl van de maan naar de aarde aflegt in seconden. Maar wist je dat het ook kan worden vertraagd?
In 1999, Lene Hau, een Harvard-fysicus, kon de snelheid van het licht vertragen tot 17 meter per seconde. Praktisch de snelheid van een auto tijdens het spitsverkeer. In 2001 kon ze het licht volledig stoppen.
Hoe was dit mogelijk?
Hau kon de snelheid van het licht wijzigen door een geheel nieuwe materietoestand te ontdekken. Wanneer atomen bij lage temperaturen in een hoge vacuümruimte dicht opeengepakt zijn, verliezen ze hun identiteit als afzonderlijke deeltjes. In plaats daarvan vormen ze één geheel en gaan ze zich gedragen als één superatoom.
In deze vreemde materietoestand krijgt licht een meer menselijke dimensie; je kunt het bijna aanraken.
Lene Hau
Hau was de hoofdwetenschapper van het experiment, dat werd uitgevoerd bij het Rowland Institute of Science. Andere teamleden waren; Zachary Dutton, Cyrus Behroozi en Steve Harris. (Bron: Harvard)
Waarom bestudeerden ze dit?
De belangrijkste reden was pure nieuwsgierigheid naar de nieuwe materietoestand. Tijdens het proces konden ze verschillende praktische toepassingen voor het vertragen van licht identificeren, waaronder het creëren van nieuwe laser types en de mogelijkheid om data, afbeeldingen en zelfs geluid met minder energie en ruimte te verzenden.
We deden het omdat we nieuwsgierig zijn naar deze nieuwe materietoestand. We wilden het begrijpen, om alle dingen te ontdekken die ermee gedaan kunnen worden.
Lene Hau
Het bouwen van de container voor de nieuwe materie kostte meerdere jaren voor Hau’s team. Dit werd voorafgegaan door een reeks langdurige proefruns om te verzekeren dat alle parameters correct werkten. (Bron: Harvard)
Hoe verliep het experiment?
Hau’s onderzoek bewijst dat de snelheid van het licht kan worden gewijzigd. De resultaten van het experiment waren meer dan alleen positief.
Zoveel dingen moeten goed gaan, maar de resultaten overtroffen uiteindelijk onze verwachtingen. Het is fascinerend om een lichtstraal bijna tot stilstand te zien komen.
Lene 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 in 1924 geïntroduceerd door Albert Einstein en Satyendra Nath Bose. Volgens hun theorie, wanneer atomen dicht genoeg bij elkaar komen bij lage temperaturen, vergrendelen ze zich. Dit is wat Hau een enkele klomp materie noemde die golven produceert.
Hoewel deze theorie al sinds de jaren 20 bestaat, was het pas in 1995 dat dit daadwerkelijk werd gerealiseerd. Het Bose-Einstein condensaat liep ver voor op zijn tijd. Ze hadden alleen de juiste technologie nodig om het mogelijk te maken. (Bron: Harvard)
Hoe kan deze technologie ons dagelijks leven helpen?
Hoewel het op deze manier vertragen van de lichtsnelheid geen direct principe in de natuurkunde schendt. Volgens de relativiteitstheorie wordt er niets veranderd.
Het vertragen van licht kan echter zeker ons begrip van de bizarre materietoestand van een Bose-Einstein condensaat verbeteren. Technologieën die oude grenzen doorbreken zijn in het begin altijd duur en onpraktisch; later worden ze goedkoper en beter beheersbaar.
Lene Hau
(Bron: Harvard)
