Fizikusok áttörték a fénysebességet impulzusok segítségével forró plazmában

Sima vákuumban a fény fotonja másodpercenként körülbelül 300 ezer kilométeres sebességgel mozog. Ez konkrét határt szab annak, hogy az infor...

Sima vákuumban a fény fotonja másodpercenként körülbelül 300 ezer kilométeres sebességgel mozog. Ez konkrét határt szab annak, hogy az információ milyen gyorsan haladhat az univerzumban bárhol.

Bár ezt a törvényt valószínűleg soha nem fogják áttörni, vannak olyan fényjellemzők, amelyek nem ugyanazon szabályok szerint működnek. Manipulálásuk nem fogja felgyorsítani a csillagokba való utazás képességét, de segíthetnek abban, hogy a lézertechnika egy egészen új osztályát fejlesszük ki.

A fizikusok egy ideje már kísérleteznek a fényimpulzusok sebességének manipulálásával, felgyorsítva őket, sőt, virtuális álló helyzetbe lassítva különféle anyagok, például hideg atomgázok, fénytörő kristályok és optikai szálak felhasználásával.

Ezúttal a kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium és a New York állambeli Rochesteri Egyetem kutatói feltöltött részecskéket használtak, melyekkel finomhangolni tudták a fényhullámok sebességét a plazmában a szokásos vákuumban elért sebesség körülbelül egytizedétől egészen addig, ami már több mint 30 százalékkal gyorsabb. (1)

A foton sebességét az elektromágnesességnek nevezett elektromos és mágneses mezők hullámai rögzítik. Ezt nem lehet megkerülni, de a keskeny frekvenciákon belüli fotonok impulzusai is szabályos hullámokat keltenek.

A fényhullámok egész csoportjainak ritmikus emelkedése és zuhanása a csoportsebességként leírt sebességgel halad át a dolgokon, és éppen ezt a hullámot lehet lassítani vagy felgyorsítani a körülvevő elektromágneses körülményektől függően.

Az elektronok lézerrel való eltávolításával a hidrogén- és héliumion áramban a kutatók képesek voltak megváltoztatni egy második fényforrás által a rajtuk áthaladó fényimpulzusok csoportos sebességét, lefékezve vagy áramvonalasítva őket a gáz arányának beállításával és arra kényszerítve az impulzus jellemzőit, hogy alakot változtassanak.

Az összhatás a plazma mezejének fénytöréséből és az elsődleges lézer polarizált fényéből származott, amelyet az elektronok leválasztására használtak. Az egyes fényhullámok továbbra is a szokásos ütemben mozogtak, még akkor is, amikor a kollektív sebességük felgyorsult.

Elméleti szempontból a kísérlet segít meghatározni a plazmák fizikáját, és új korlátokat szab a jelenlegi modellek pontosságának.

Gyakorlatilag ez jó hír a fejlett technológiák számára, melyek arra várnak, hogyan lehet megkerülni azokat az akadályokat, amelyek megakadályozzák, hogy valósággá váljanak.

A lézerek lennének itt a nagy nyertesek, különösen az őrülten hatalmas változatosságuk. A régi lézerek szilárdtest optikai anyagokra támaszkodnak, amelyek az energia megváltozásával általában károsodnak. A plazmaáramok felhasználása a fénytulajdonságok felerősítésére vagy megváltoztatására megkerülné ezt a kérdést, de hogy a legtöbbet hozzuk ki belőle, valóban meg kell modelleznünk elektromágneses jellemzőiket.

Nem véletlen, hogy a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban nagyon szeretnék megérteni a plazmák optikai jellegét, mivel a világ legimpozánsabb lézertechnológiájának ad otthont.

Egyre nagyobb teljesítményű lézerekre van szükségünk egy csomó alkalmazáshoz, a részecskegyorsítók felállításától a tiszta fúziós technológia fejlesztéséig.

Lehet, hogy ez nem segít abban, hogy gyorsabban haladjunk az űrben, de éppen ezek a felfedezések visznek bennünket egy olyan jövő felé, amelyről mindannyian álmodunk. (2)

(1) - https://journals.aps.org/prl/abstract/10
(2) - https://www.sciencealert.com/pulses