Natuurkundigen breken de lichtsnelheid door pulsen in het hete plasma

Een foton van licht beweegt door gladde vacuümwateren met ongeveer 300.000 kilometer (186.000 mijl) per seconde. Dit legt een ernstige limiet op aan hoe snel een gefluister van informatie overal in het universum kan reizen.

Hoewel het onwaarschijnlijk is dat deze wet ooit zal worden overtreden, zijn er kenmerken van licht die niet aan dezelfde regels voldoen. Het manipuleren ervan zal ons vermogen om naar de sterren te reizen niet versnellen, maar het kan ons helpen de weg te banen naar een geheel nieuwe klasse van lasertechnologie.

Natuurkundigen spelen al een tijdje hard en snel met de maximale snelheid van lichtpulsen, ze versnellen en zelfs vertragen tot een vaste hypothetische positie met behulp van verschillende materialen zoals Koude atomaire gassenEn de Brekingskristallen, En de Glasvezel.

Deze keer lieten onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië en de Universiteit van Rochester in New York ze door hete zwermen geladen deeltjes lopen, waarbij ze de snelheid van lichtgolven in het plasma aanpasten tot ergens tussen ongeveer een tiende van het gebruikelijke vacuüm van licht. . Snelheid tot meer dan 30 procent Sneller.

Dit is meer – en minder – indrukwekkend dan het klinkt.

Om de harten te breken van degenen die ons naar Proxima Centauri en terug in de tijd voor thee willen leiden, valt deze ultraverlichte reis binnen de wetten van de fysica. Sorry.

De snelheid van een foton wordt op zijn plaats gehouden door elektrische en magnetische velden te weven die elektromagnetisme worden genoemd. Het kan daar niet omheen, maar fotonenpulsen op smalle frequenties zijn ook zo druk dat er regelmatige golven ontstaan.

De ritmische stijging en daling van hele groepen lichtgolven bewegen zich door objecten met een snelheid die wordt beschreven als GroepssnelheidHet is een “golfgolf” die kan worden aangepast om hem te vertragen of te versnellen, afhankelijk van de elektromagnetische omstandigheden van zijn omgeving.

Door met een laser elektronen uit de stroom waterstof- en heliumionen te strippen, konden de onderzoekers de snelheid van de groep lichtpulsen die door een tweede lichtbron wordt gestuurd, veranderen en remmen of vereenvoudigen door de gasverhouding aan te passen. en het dwingen van de kenmerken van de puls om zijn vorm te veranderen.

Het algehele effect was te danken aan de breking van de plasmavelden en het gepolariseerde licht van de primaire laser die werd gebruikt om ze te strippen. De individuele lichtgolven waren nog steeds in hun normale tempo, zelfs toen hun collectieve dans leek te versnellen.

Vanuit theoretisch oogpunt helpt het experiment om de fysica van het plasma te materialiseren en nieuwe beperkingen op te leggen aan de nauwkeurigheid van huidige modellen.

In de praktijk is dit goed nieuws voor de geavanceerde technologieën die wachten op aanwijzingen om de obstakels te omzeilen om ze werkelijkheid te laten worden.

De laser zou hier de grootste winnaar zijn, vooral de waanzinnig krachtige variant. Old-school lasers zijn gebaseerd op optische materialen in vaste toestand, die de neiging hebben om te slijten naarmate het vermogen toeneemt. Het gebruik van plasmastromen Het versterken of veranderen van de eigenschappen van licht zou dit probleem verhelpen, maar om er het maximale uit te halen, moeten we echt de elektromagnetische eigenschappen ervan modelleren.

Het is geen toeval dat Lawrence Livermore National Laboratory graag de optische aard van plasma wil begrijpen, omdat het de thuisbasis is van enkele van de meest uitgebreide laboratoria ter wereld. Uitstekende lasertechnologie.

Krachtigere lasers zijn nodig voor een hele reeks toepassingen, van het vergroten van deeltjesversnellers tot optimalisatie Schone fusietechnologie.

Het helpt ons misschien niet sneller door de ruimte te bewegen, maar het zijn juist deze ontdekkingen die ons naar de toekomst zullen brengen waar we allemaal van dromen.

Dit onderzoek is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven.