Sådan har dansk forsker stoppet lyset
I sidste uge placerede den danske fysiker Lene Hau sig igen på avisernes forsider med sin parkeringsplads for lyspulser.
Da hun for to år siden meddelte, at hun havde sænket lysets hastighed næsten 20 millioner gange, fra 300.000 kilometer i sekundet i vakuum til 17 meter i sekundet i en tæt sky af ultrakolde natrium-atomer, blev fysikere verden over lettere chokeret. For godt er det velkendt, at i faste og flydende stoffer er lysets hastighed mindre end i vakuum, men en stor reduktion af lyshastigheden følges normalt med stor absorption i materialet. Lene Haus trick var at påvirke natrium-atomerne med en laser, så atomerne ikke kunne absorbere energien fra test-pulsen, der måtte sætte farten gevaldigt ned for at komme gennem den tætte natrium-sky.
Hendes forskergruppe på Rowland Institute for Science og Harvard University i Massachusetts, USA har nu modificeret deres forsøgsopstilling, så de kan sænke hastigheden helt til nul og holde lyset parkeret op til et millisekund. Det lyder måske ikke af så meget. Men når lyspulsen kun har en varighed af få mikrosekunder, føles et millisekund næsten som en evighed, og det er i hvert fald rigelig lang tid til, at man eksempelvis i en kvante-computer kan lave informationsbehandling på de parkerede lyspulser.
Det oprindelige forsøg er siden eftergjort flere steder, og det har vist sig, at man ikke nødvendigvis behøver de meget kolde atomer afkølet til ganske tæt på det absolutte nulpunkt. Kolde atomer er dog nødvendige for kvaliteten af det nye eksperiment, idet det parkerede lys befinder sig som en energi i de kolde atomer, og hvis atomerne støder sammen mange gange, udviskes informationen om den oprindelige lyspuls. Ved at bruge de kolde atomer, der næsten ligger helt stille, går der lang tid mellem kollisionerne, og derved kan lyset holdes parkeret i lang tid.
Den videnskabelige artikel fra Lene Haus gruppe blev offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Nature i går. På mandag offentliggør to andre forskere, Ronald Walswoth og Mikhail Lukin fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, også i Cambridge, Massachusetts et lignende eksperiment i Physical Review Letters. Lukin var i øvrigt den første til sammen med sin kollega Michael Fleischhauer at give en teoretisk forklaring på parkeringsprincippet.
Eksperimentet minder i sin natur meget om Lene Haus forsøg, men lever dog eksperimentelt ikke helt op til samme kvalitet.
For det første har Walswoth og Lukin ikke bremset pulsen nok ned og derved komprimeret den, så al energien kan være inde i mediet på samme tid. Det betyder, at kun halvdelen af pulsens energi kan gemmes i mediet. Den anden halvdel farer direkte igennem. Da de ikke bruger kolde atomer, kan de også kun holde pulsen fanget i en tiendedel af den tid, Lene Hau kan gøre det.
Lene Haus gruppe arbejder med atomer afkølet til 0,9 µK. Det er lige over den temperatur, hvor atom-skyen kondenserer til et såkaldt Bose-Einstein kondensat - en form hvor alle atomer befinder sig i samme kvantemekaniske tilstand og fungerer som en slags super-atom. Når atomerne er i et Bose-Einstein kondensat, kan man ikke tale om at gemme informationen som forskelle mellem de enkelte atomer.
Lene Hau oplyser til Ingeniøren, at information så bliver gemt i bølgefunktionen for hele kondensatet. De første forsøg med et Bose-Einstein er udført, men den eneste kommentar er foreløbig »to be continued«.
