Стекло, которое замедляет свет
Все знают, что свет переносит сигналы с максимально возможной в природе скоростью, почти 300 000 км/с. Правда, в любой прозрачной среде световые волны распространяются несколько медленней (в 1,33 раза в воде, в 1,5–2 раза в стекле и пластмассе, в 1,0003 раза в атмосферном воздухе).
Даже в алмазе, который превосходит все природные материалы по величине коэффициента преломления, скорость света равна 125 000 км/с. Ученые полагали, что снизить ее еще больше вряд ли возможно. Однако за последние годы физики смогли замедлить свет… вплоть до полной остановки. В 1999 году гарвардские исследователи произвели мировую сенсацию, сообщив, что облучение лазером почти непрозрачного сверххолодного газа из атомов натрия в состоянии бозе-эйнштейновского квантового конденсата заставляет его пропускать свет со скоростью в 17 м/с.
До полной остановки
Руководитель эксперимента Лене Вестергаард Хау назвала это достижение результатом на грани возможного, но вскоре пошла еще дальше. В 2001 году ее группа на короткое время сначала полностью заморозила свет внутри такого же конденсата, а потом высвободила его для дальнейшего движения. Задержка составила лишь одну миллисекунду, но спустя восемь лет гарвардские физики смогли задержать свет дольше, чем на секунду.
В этом нет никакой мистики. В вакууме световые волны невозможно ни остановить, ни даже чуточку замедлить. Однако профессор Хау и ее коллеги измеряли скорости миллисекундных лазерных вспышек, скомпонованных из монохроматических волн разной частоты. При наложении друг на друга эти волны частично гасятся и частично усиливаются, в результате чего формируется короткий световой импульс, или, как говорят физики, волновой пакет. Если он движется через вакуум, все его компоненты имеют одинаковую фазовую скорость, которая есть скорость самого пакета. Однако внутри любой среды фазовая скорость зависит от частоты (известное из школьного курса физики явление дисперсии). В итоге пакет перемещается со своей собственной скоростью (ее называют групповой), которая совсем не обязана совпадать с фазовыми скоростями составляющих его волн. Бозе-эйнштейновский конденсат