Fizycy zmniejszają prędkość światła za pomocą impulsów wewnątrz gorącej plazmy

Foton światła porusza się w gładkich wodach próżniowych z prędkością około 300 000 kilometrów (186 000 mil) na sekundę. To nakłada surowe ograniczenie na to, jak szybko szept informacji może dotrzeć w dowolne miejsce we wszechświecie.

Chociaż jest mało prawdopodobne, aby to prawo kiedykolwiek zostało złamane, istnieją cechy światła, które nie podlegają tym samym regułom. Manipulowanie nimi nie przyspieszy naszej zdolności podróżowania do gwiazd, ale może pomóc nam utorować drogę do zupełnie nowej klasy technologii laserowej.

Fizycy od jakiegoś czasu grają mocno i szybko z maksymalną prędkością impulsów światła, przyspieszając je, a nawet spowalniając do ustalonej hipotetycznej pozycji przy użyciu różnych materiałów, takich jak Zimne gazy atomoweI Kryształy refrakcyjne, I Światłowód.

Tym razem naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii i University of Rochester w Nowym Jorku prowadzili je wewnątrz gorących rojów naładowanych cząstek, dostosowując prędkość fal świetlnych wewnątrz plazmy do dowolnego miejsca od około jednej dziesiątej zwykłej próżni światła. . Szybkość do ponad 30 procent Szybciej.

To bardziej – i mniej – imponujące, niż się wydaje.

Aby złamać serca tych, którzy mają nadzieję, że zaprowadzą nas do Proxima Centauri i cofną się w czasie na herbatę, ta ultra-oświetlona podróż podlega prawom fizyki. Przepraszam.

Prędkość fotonu jest utrzymywana w miejscu przez tkanie pól elektrycznych i magnetycznych zwanych elektromagnetyzmem. Nie da się tego obejść, ale impulsy fotonów o wąskich częstotliwościach są również zatłoczone w sposób, który tworzy regularne fale.

Rytmiczne wznoszenie i opadanie całych grup fal świetlnych przemieszcza się przez obiekty w tempie opisanym jako Szybkość grupyJest to „fala falowa”, którą można modyfikować, aby ją spowolnić lub przyspieszyć, w zależności od warunków elektromagnetycznych otoczenia.

Poprzez usuwanie elektronów ze strumienia jonów wodoru i helu za pomocą lasera, naukowcy byli w stanie zmienić prędkość grupy impulsów świetlnych przesyłanych przez nie przez drugie źródło światła i ustawić hamulce lub uprościć je, dostosowując stosunek gazu i zmuszanie cech impulsu do zmiany jego kształtu.

Ogólny efekt był spowodowany załamaniem się pól plazmy i spolaryzowanym światłem pierwotnego lasera używanego do ich rozebrania. Poszczególne fale świetlne wciąż były zbliżone do swojego zwykłego tempa, nawet gdy ich wspólny taniec wydawał się przyspieszać.

Z teoretycznego punktu widzenia eksperyment pomaga zmaterializować fizykę plazmy i nałożyć nowe ograniczenia na dokładność obecnych modeli.

Z praktycznego punktu widzenia to dobra wiadomość dla zaawansowanych technologii, które czekają na skrzydłach, aby znaleźć wskazówki, jak ominąć przeszkody i zmienić je w rzeczywistość.

Laser byłby tutaj największym zwycięzcą, zwłaszcza niesamowicie potężna odmiana. Stare lasery oparte są na półprzewodnikowych materiałach optycznych, które mają tendencję do zużywania się wraz ze wzrostem mocy. Wykorzystanie strumieni plazmy Wzmocnienie lub zmiana właściwości światła rozwiązałoby ten problem, ale aby jak najlepiej go wykorzystać, naprawdę musimy modelować jego właściwości elektromagnetyczne.

To nie przypadek, że Lawrence Livermore National Laboratory pragnie poznać optyczną naturę plazmy, będąc domem dla jednych z najbardziej rozbudowanych laboratoriów na świecie. Doskonała technologia laserowa.

Bardziej wydajne lasery są potrzebne do wielu zastosowań, od wspomagania akceleratorów cząstek po optymalizację Czysta technologia syntezy.

Może nie pomoże nam to w szybszym poruszaniu się w przestrzeni, ale to właśnie te odkrycia przyspieszą nas w kierunku przyszłości, o której wszyscy marzymy.

Niniejsze badanie zostało opublikowane w Fizyczne listy kontrolne.