يتحرك فوتون من الضوء عبر مياه الفراغ الملساء بسرعة حوالي 300 ألف كيلومتر (186 ألف ميل) في الثانية. هذا يضع حدًا صارمًا لمدى سرعة انتقال الهمس من المعلومات إلى أي مكان في الكون.
في حين أنه من غير المحتمل أن يتم كسر هذا القانون على الإطلاق ، إلا أن هناك ميزات للضوء لا تتبع نفس القواعد. لن يؤدي التلاعب بهم إلى تسريع قدرتنا على السفر إلى النجوم ، ولكن يمكن أن يساعدنا في تمهيد الطريق إلى فئة جديدة كاملة من تكنولوجيا الليزر.
كان الفيزيائيون يلعبون بجد وبسرعة مع الحد الأقصى لسرعة نبضات الضوء لفترة من الوقت ، مما أدى إلى تسريعها وحتى إبطائها إلى وضع افتراضي ثابت باستخدام مواد مختلفة مثل الغازات الذرية الباردةو بلورات الانكسار، و الألياف البصرية.
هذه المرة ، قام باحثون من مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا وجامعة روتشستر في نيويورك بإدارتها داخل أسراب ساخنة من الجسيمات المشحونة ، وضبطوا سرعة موجات الضوء داخل البلازما إلى أي مكان من حوالي عُشر الفراغ المعتاد للضوء. السرعة إلى أكثر من 30 بالمائة أسرع.
هذا هو أكثر – وأقل – إثارة للإعجاب مما يبدو.
لكسر قلوب أولئك الذين يأملون في أن يقودنا إلى Proxima Centauri والعودة في الوقت المناسب لتناول الشاي ، فإن هذا السفر الفائق الإضاءة يقع ضمن قوانين الفيزياء. آسف.
يتم تثبيت سرعة الفوتون في مكانه عن طريق نسج المجالات الكهربائية والمغناطيسية المشار إليها باسم الكهرومغناطيسية. لا يمكن الالتفاف حول ذلك ، لكن نبضات الفوتونات ضمن ترددات ضيقة تتزاحم أيضًا بطرق تخلق موجات منتظمة.
يتحرك الصعود والسقوط الإيقاعي لمجموعات كاملة من موجات الضوء عبر الأشياء بمعدل يوصف بأنه سرعة المجموعة، وهي “موجة الأمواج” التي يمكن تعديلها لإبطاء سرعتها أو تسريعها ، اعتمادًا على الظروف الكهرومغناطيسية لمحيطها.
من خلال تجريد الإلكترونات من تيار أيونات الهيدروجين والهيليوم باستخدام الليزر ، تمكن الباحثون من تغيير سرعة مجموعة نبضات الضوء المرسلة عبرها من خلال مصدر ضوء ثانٍ ، ووضع الفرامل أو تبسيطها عن طريق ضبط نسبة الغاز و إجبار ملامح النبض على تغيير شكلها.
كان التأثير الكلي ناتجًا عن الانكسار من حقول البلازما والضوء المستقطب من الليزر الأساسي المستخدم في تجريدها. لا تزال موجات الضوء الفردية تقترب من وتيرتها المعتادة ، حتى عندما بدا أن رقصتهم الجماعية تتسارع.
من وجهة نظر نظرية ، تساعد التجربة في تجسيد فيزياء البلازما ووضع قيود جديدة على دقة النماذج الحالية.
من الناحية العملية ، هذه أخبار جيدة للتقنيات المتقدمة التي تنتظر في الأجنحة للحصول على أدلة حول كيفية تجاوز العقبات التي تحول دون تحويلها إلى حقيقة.
سيكون الليزر هو الفائز الأكبر هنا ، خاصةً التنوع القوي بجنون. تعتمد ليزر المدرسة القديمة على المواد البصرية ذات الحالة الصلبة ، والتي تميل إلى التلف مع زيادة الطاقة. استخدام تيارات البلازما لتضخيم أو تغيير خصائص الضوء من شأنه التغلب على هذه المشكلة ، ولكن لتحقيق أقصى استفادة منها نحتاج حقًا إلى نمذجة خصائصها الكهرومغناطيسية.
ليس من قبيل المصادفة أن مختبر لورانس ليفرمور الوطني حريص على فهم الطبيعة البصرية للبلازما ، كونه موطنًا لبعض من أكثر المختبرات في العالم تقنية الليزر الرائعة.
المزيد من الليزر القوي هو ما نحتاجه لمجموعة كاملة من التطبيقات ، من زيادة مسرعات الجسيمات إلى التحسين تقنية الانصهار النظيف.
قد لا يساعدنا ذلك في التحرك عبر الفضاء بشكل أسرع ، لكن هذه الاكتشافات بالذات هي التي ستسرعنا نحو المستقبل الذي نحلم به جميعًا.
تم نشر هذا البحث في رسائل المراجعة البدنية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
