Kozmostaki en süratli şeyi, bisikletle geçecek kadar yavaşlattılar

Işığın vakumdaki suratı, kainatın mutlak sürat sonu olarak kabul edilir. Einstein’ın çalışmalarına göre, hiçbir şey saniyede 299.792 kilometreden daha süratli gidemez ve bu hududu aşmak için sonsuz ölçüde enerji gerekir.

Ancak doğru şartlar altında ışıktan daha süratli olmak mümkün. Örneğin, suda ışık saniyede 225.000 kilometreye kadar yavaşlar. Bu hala epey süratli olsa da, nükleer reaktörlerde olduğu gibi öteki parçacıklar tarafından aşılabilir ve orta çıkan olgu Çerenkov ışığı olarak isimlendirilir.

Ancak saniyede 225.000 kilometre, ışığın şimdiye kadar kat ettiği en yavaş süratten çok uzaktır. 1998’de bilim insanları bunu inanılmaz bir şekilde saniyede yalnızca 17 metreye ya da saatte 61,2 kilometreye kadar yavaşlatmayı başardılar. Aslında bu deneyin amaçladığı ışığı yavaşlatmak değildi. Ekip, ilk defa Albert Einstein tarafından teorik fizikçi Satyendra Nath Bose’nin çalışmalarına dayanarak hipotez olarak önerilen bir madde hali olan Bose-Einstein Ağırlaşmasını (BEC) incelemek istiyordu. Bozonlardan oluşan bir gaz mutlak sıfıra yaklaşan sıcaklıklara soğutulduğunda, ekseriyetle tek bir atom gibi davranan tek bir kuantum cismi oluştururlar.

Bir makalede “bir BEC’nin dalga işlevi, makroskobik bir kuantum objesinin temel durumuna karşılık gelir” diye açıklanıyor. Açıklama şöyle devam ediyor: “Başka bir deyişle, bir BEC’deki atom topluluğu tek bir kuantum varlığı gibi davranır.”

Gerçek dünyada ilk defa 1995’te yaratılan bu garip yeni madde, kuantum davranışına makroskobik bir bakış sunuyor. Bu madde, sıfır viskozite de dahil olmak üzere pek çok enteresan özelliğe sahip ve bu yüzden ayrıntılı bir şekilde inceleniyorlar.

1998’de Rowland Bilim Enstitüsü bilim insanları, vakum odasında sodyum atomlarını aşırı soğutarak bir BEC yarattılar. Önce sodyuma lazer ışınları ateşlediler ve fotonları emerken parçacıkları yavaşlattılar. Daha sonra bu yavaşlayan parçacıklar, atomların geldikleri tarafa doğru geri itildiği öbür bir lazer dizisine konuldular ve güçlü bir manyetik alan tarafından yerinde tutulan atom bulutu daha da yavaşlatıldı ve soğutuldu. Ekip, bu yavaşlamanın ve bir ağırlaşma bulutunun oluşmasının akabinde, kuantum teşebbüsünü ayarlamak için genişliği boyunca bir lazere maruz bırakırken, uzunluğu boyunca ikinci bir lazer ateşlendi. Bu şartlar altında, ışık çok önemli ölçüde yavaşlatıldı.

Ekip, deneyleri hakkında “Başlangıçta neredeyse saf bir Bose Einstein yoğuşması olarak hazırlanan bir atom bulutunda (yoğuşma oranı ⩾%90) darbe yayılımı için 17 [metre/saniye] ışık suratı elde ettik” diye yazdı ve devam etti: “Bulutun darbe yayılımı sırasında ve sonrasında bir yoğuşma olarak kalıp kalmayacağı bu Mektubun kapsamı dışında kalan bir mevzudur.”

Ekip tatmin edici olsa da daha uygununu yapabileceklerini fark etti. Hau Lab web sitesinde ekip, “Kısa bir süre sonra, BEC için geçiş sıcaklığınınüzerindeki bir sıcaklığa soğutulmuş bir atom bulutunda bir ışık darbesini tamamen durdurmayı başardık” diyor ekliyor: “Işık darbesi yavaşlatıldığında, sıkıştırıldığında ve atomik numune içinde tutulduğunda, denetim lazer alanını ansızın kapatıyoruz ve daha sonra tekrar açıyoruz. Denetim lazeri tekrar açıldığında, ışık darbesi yeniden üretiliyor: Işık darbesini durdurabilir ve denetim edilebilir şekilde yeniden üretebiliriz.”

Makale Nature mecmuasında yayınlandı.