Fizicienii au reuşit să „lege” particulele de lumină într-o nouă stare a materiei

Sub influenţa unor temperaturi ex-treme, fotonii se comportă ca nişte molecule– lucru considerat imposibil, până acum! Un grup de cercetători de la Harvard şi MIT au creat o stare a materiei care până acum exista doar în literatura science-fi ction. Fizicienii cercetau proprietăţile fotonilor, particule elementare constituite din lumină şi alte tipuri de radiaţii electromagnetice, când au reuşit să obţină molecule formate din fotoni. Descoperirea este uimitoare dat fiind că este inversul a tot ceea ce ştiau savanţii despre proprietăţile fotonilor: sunt particule fără masă care nu interacţionează între ei. Capacitatea de a crea molecule din fotoni este descrisă de cercetători ca fiind „depăşirea frontierelor ştiinţei”.

„Proprietăţile luminii cunoscute ştiinţei se bazau pe faptul că fotonii nu au masă proprie şi nu interacţionează unii cu alţii”, a spus fizicianul Mikhail Lukin, actualmente profesor la Harvard, într-o conferinţă de presă.
„Am reuşit să creăm un mediu special în care fotonii interacţionează atât de puternic unii cu alţii încât încep să se comporte ca şi cum ar avea masă. Ca urmare, ei construiesc legături şi formează molecule. Nu este o analogie cu
săbiile-laser”, a adăugat Lukin.
„Când aceşti fotoni interacţionează, ei se resping şi provoacă devieri. Procesul fi zic care are loc între aceste molecule este asemănător cu cel din fi lme.” Pentru a obţine interacţiunea dintre fotoni, echipa de la Harvard-MIT– Centrul pentru Atomi Ultrareci, a răcit atomii de rubidiu, într-o cameră vidată, până la câteva grade peste zero absolut – cea mai rece temperatură posibilă în care particulele nu se mişcă. Atunci când doi fotoni au fost eliberaţi, aceştia nu au trecut unul pe lângă celălalt, aşa cum era de aşteptat, ci au format o singură moleculă. Acest lucru a avut loc datorită, în parte, blocajului Rydberg, care presupune că atunci când un atom transmite energie, ceilalţi atomi afl aţi în apropiere nu pot fi excitaţi în acelaşi grad. Astfel, pe măsură ce primul atom a transmis energie celorlalţi atomi din nor, el a trebuit să meargă mai departe înainte ca atomul ce-l preceda să poată face la fel. Lukin descrie acest experiment ca un du-te-vino haotic, cu fotoni care se împing şi se trag unii pe alţii prin nor.

„Este vorba despre o interacţiune fotonică care este mijlocită de o interacţiune atomică şi la ieşirea din mediul extrem în care a avut loc interacţiunea, va fi o moleculă şi nu un foton singular”, mai spune Lukin. Cercetătorii implicaţi în acest proiect speră ca descoperirea lor să fi e în folosul cuanticii, nicidecum pentru construirea de arme futuristice, deoarece această tehnologie se bazează pe fotoni pentru a transmite şi schimba informaţii cuantice.

„În ce scop va fi folosită această descoperire, nu ştim încă”, a afirmat Lukin, „dar este o nouă stare a materiei şi suntem convinşi că pe măsură ce vom investiga proprietăţile acestor molecule fotonice, vor apărea noi aplicaţii în folosul omenirii”.

 

Text: Andreea Makray