Представьте: вы обгоняете на велосипеде самую быструю вещь во Вселенной! Звучит невероятно?
Скорость света в вакууме — это абсолютный предел скорости во Вселенной. Согласно работам Эйнштейна, ничто не может двигаться быстрее 299 792 километров в секунду, поскольку для этого потребовалось бы бесконечное количество энергии.
Однако это не означает, что свет нельзя обогнать при определённых условиях. Например, в воде свет замедляется до 225 000 километров в секунду, что по-прежнему очень быстро.
Но 225 000 километров в секунду — это далеко не самый медленный из когда-либо зарегистрированных показателей скорости света. В 1998 году ученым удалось замедлить его всего до 17 метров в секунду, или до постыдных 60 километров в час!
На самом деле, замедление света не было самоцелью эксперимента. Команда учёных стремилась изучить конденсат Бозе — Эйнштейна (КБЭ) — состояние вещества, впервые описанное Альбертом Эйнштейном на основе работ физика-теоретика Шатьендраната Бозе. Когда газ бозонов — субатомных частиц-переносчиков силы с целым спином — охлаждается до температур, приближающихся к абсолютному нулю, он образует единый квантовый объект, часто сравниваемый с атомом.
“Волновая функция КБЭ соответствует основному состоянию макроскопического квантового объекта”, — говорится в одной из работ. “Другими словами, совокупность атомов в КБЭ ведет себя как единая квантовая сущность”.
В этом странном новом состоянии вещества, впервые созданном в реальном мире в 1995 году, можно наблюдать квантовое поведение на макроскопическом уровне.
КБЭ обладает множеством необычных свойств, в том числе нулевой вязкостью. Если поместить КБЭ в стакан, он будет ползти по его стенкам. КБЭ может создавать вихри, которые можно использовать для создания аналогов чёрных дыр, а также взрываться подобно сверхновой, что называется “бозе-новой”.
Понятно, почему учёные так стремятся изучать это вещество.
В 1998 году учёные из Института Роуленда создали КБЭ, охладив атомы натрия в вакуумной камере до сверхнизких температур. Сначала они направили на натрий лазерные лучи (движущиеся с обычной скоростью света), которые замедляли частицы, поглощая фотоны. Затем замедленные атомы помещали в другую решетку лазеров, где они отбрасывались в обратном направлении, что ещё больше замедляло (и охлаждало) облако атомов, удерживаемое мощным магнитным полем.
После того, как облако конденсата было сформировано, команда направила один лазерный луч поперёк него, чтобы создать квантовую интерференцию, а затем второй лазерный луч — вдоль него. В этих условиях свет резко замедлился.
“Мы получили скорость света 17 [метров в секунду] для распространения импульса в облаке атомов, изначально приготовленном как почти чистый конденсат Бозе — Эйнштейна (доля конденсата ≥90 %)”, — написала команда о своем эксперименте. “Остаётся ли облако конденсатом во время и после распространения импульса — это вопрос, выходящий за рамки данного письма”.
Довольные результатом, учёные поняли, что могут добиться большего.
“Вскоре после этого нам удалось полностью остановить световой импульс в атомном облаке, охлажденном до температуры чуть выше температуры перехода для КБЭ”, — объясняет команда на сайте лаборатории Хау. “В тот момент, когда световой импульс замедляется, сжимается и содержится в атомном образце, мы резко выключаем управляющее лазерное поле, а затем снова включаем его через некоторое время. Когда управляющий лазер снова включается, световой импульс восстанавливается: мы можем остановить и контролируемо восстановить световой импульс”.
Письмо опубликовано в журнале Nature.
Читайте также: Темная материя может формировать взрывающиеся звезды – их обнаружение может помочь выяснить, из чего она состоит
