Порука у светлосном зраку

На први поглед све подсећа на познату варку с три карте "сад је видиш, сад је не видиш". Физичари са Универзитета Харвард (САД) најпре су осветлили гас, затим учинили да светло ишчезне и, на крају, да поново искрсне мало даље, а да нису изговорили ниједну мађионичарску брзалицу.

Први успешан оглед ове врсте доказао је једну од темељних поставки квантне механике – преплитање на даљину (quantum entanglement). Светлосни сноп који путује брзином од око 300.000 километара у секунди, што је коначна брзина у васељени, успорен толико да је малтене милео (на само 61.000 километара на сат) у до сасвим охлађеном облаку натријумових атома (око два милиона), потпуно је уништен и изнова успостављен.

Вештина да се зароби, сачува, пребаци и отпусти зрак светлости користиће се у будућим квантним или оптичким рачунарима који ће поруке утискивати у титраје светлости или светлосне честице – фотоне. Испоставља се да је тако светлост преобраћена у материју, што помало слути на вишестолетну алхемичарску жудњу да из ма којег метала излију злато. Физичари су, очигледно, све вичнији у баратању светлом.

По угледу на чигре

Лене Вестергард Хау, која је предводила истраживаче, још 1999. успорила је светлосни зрак на малочас поменуту брзину (на 61.000 километара на час) у облаку од истих атома охлађених готово до апсолутне нуле. На тој температури, малчице изнад најниже могуће, они су се згуснули у ново стање материје – Бозе-Ајнштајнов кондезат (БЕЦ).

Две године доцније с другом истраживачком дружином (Харвард-Смитсонијен центар за астрофизику) потпуно је зауставила или замрзла светлост постепено искључујући ласер. У том часу атомски облак постао је непрозиран, узаптивши светлосне титраје. Када је ласер поново укључен, заробљена светлост је изишла напоље.

Најновији резултати су означили још један преокрет: светлосни титрај пребачен је у други облак атома (све време помињемо Бозе-Ајнштајнов кондезат) и изнова је засветлео! Подухват је недавно потанко образложен у угледном научном часопису "Природа" (Nature). Иако је теоријски могуће, сасвим је нешто друго то извести.

Лене Хау, Наоми Гинсберг и Шон Гарнер (све троје са Харварда) користили су поступак који је осмишљен 2001. године да би утиснули титрај (пулс) ласерског светла у гомилу натријумових атома, охлађених на температуру тек 600 милијардитих делића степена вишу од апсолутне нуле (апсолутна нула износи 273 Целзијусова степена испод нуле)! Атоми су се претворили у облик материје познат под називом Бозе-Ајнштајнов кондензат, за коју су други научници (амерички и немачки) који су је створили 2001. добили Нобелову награду за физику.

Када светлосни метак (пулс) погоди атоме, својства ових честица се пренесу у мале трептаје (осцилације) позитивног и негативног набоја, веома кратког трајања, који се помоћу истог ласера може у некима претворити у дуготрајно обртање (ротација). Другим речима, приморају се на окретање налик чиграма.

Мексичко навијање

Чим је ласер искључен атоми су, због одскакања из зрака, почели да лутају и даље носећи са собом поруке оригиналног млаза. Претходни опити потврдили су да се, ако се извор поново укључи пре него што атоми одлутају сувише далеко, успоставља светлосни титрај (пулс).

Научници из САД су створили два Бозе-Ајнштајнова кондензата у нарочитим уређајима, други су од првог удаљили само 160 микрометара (микрометар је хиљадити делић милиметра). При томе су допустили да немирни (побуђени) атоми из првог одлутају, а затим су их гађали ласерским зраком. И тако су, у ствари, обновили (реконструкција) изворни титрај (пулс) светла у појави која зависи од постојања и немирних и мирних атома.

Подвиг се заснива, дакле, на двојакој особини атома да се – према тумачењима квантне механике – истовремено понашају и као честице и као таласи. Зато се догађа, у овом нашем (класичном) свету незамисливо, да једна честица у исти трен прође кроз две рупице на неком застору. Заклели бисте се да је то немогуће, иако је ко зна колико пута у стварности изведено!

Сваки атом испољава таласно својство независно од својих суседа, подсећа на гледаоце на утакмици који насумице дижу и спуштају руке. Уколико се, међутим, сви заједно потпуно охладе, одмах ускладе кретање по угледу на мексичко навијање у којем посматрачи у таласима устају и седају.

Једноставно речено, делују повезано (или доследно) тако да се покрет (или порука) не изгуби у случајном комешању.