光速是一个在物理学多个方面都至关重要的普遍物理常数。光以每秒186,000英里的恒定且有限的速度传播。但你知道光速是可以被操控的吗?

1999年,来自丹麦的物理学家Lene Hau首次将光速减慢至每小时38英里。随后,她能够完全停止、控制并移动光。

Lene Hau是谁?

Lene Vestergaard Hau,1959年11月13日出生于丹麦维耶勒的物理学家,以减慢和停止光的研究最为人所知。她在丹麦奥胡斯大学获得数学学士、物理学硕士以及博士学位。(来源:Physics Today

Lene Hau关于光速的研究

经过多年的努力,Hau在1999年掌握了以光速骑自行车的技巧。 

她没有让自行车更快,而是将光速减慢至惊人的每小时60公里,完成了这一令人印象深刻的壮举。她更进一步,实现了光的完全停止。

光以每秒186,000英里的速度传播。Hau早已了解这一点,却从未预料到会打破光速慢速记录。她在取得突破后不久便开始了新的研究:寻找玻色-爱因斯坦凝聚态,这一种全新的物质状态。

原子对温度极为敏感;在绝对零度以上几百万分之一度时,它们失去个体性并融合在一起。

在足够低的温度下,这些原子集合可以表现为单一的超原子;它被称为玻色-爱因斯坦凝聚态,以纪念两位在1924年预测其存在的物理学家。

我非常好奇这种新物质状态到底是什么样的。我们非常高兴。我们成功了。

Lene Vestergaard Hau,物理学家

在1997年6月,Hau和她的同事成功冷却原子后,玻色-爱因斯坦凝聚态最终形成。

在创造出该凝聚态后,Hau和她的同事开始寻找其应用。他们发现,通过精确的激光束操控,可以让光穿过先前不透明的凝聚态。而且他们意识到,迄今没有任何材料能够像这种被调控的凝聚态那样高效地延迟光。

利用电磁铁,一个长0.2毫米、呈雪茄形的凝聚态被悬挂在真空室内。他们使用精确校准的激光束从侧面照射该雪茄形凝聚态,然后沿其长轴发射激光脉冲。

一旦脉冲触及改良的凝聚态,它就减慢并被压缩。整整一年,侯在实验室里夜以继日地工作,以完善她减慢光速的测试技术。她终于在1998年3月开始注意到光速的减慢。

我想,‘哎呀,你是第一个看到光如此缓慢的人。

Lene Vestergaard Hau,物理学家

她在那个夏天乘飞机前往哥本哈根时发现自己移动的速度比光束还快。她在秋季发表了她的研究成果,当时她成功让光以自行车的速度前进。

她的团队今年通过成功在玻色-爱因斯坦凝聚体内完全停止光而推进了研究。光脉冲被完全压缩并被捕获在凝聚体内后,科学家们立即关闭了耦合激光。此后光被困在内部。当他们重新打开耦合激光时,最初的光脉冲从另一端出现。(来源:Physics Central