Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2005 № 03

Ученым и раньше удавалось замедлить свет или даже остановить его совсем (см. подробности, например, в «ЮТ» № 9 за 1999 г.). Однако до сих пор существовало два способа замедления света: с помощью экзотических материалов, таких, например, как пары рубидия, или с использованием суперсложного холодильного оборудования, понижающего почти до абсолютного нуля температуру среды, сквозь которую проходил луч. Лазерная технология, предложенная Байгелоу, работает уже при комнатной температуре.

«Давно известно, — рассказал сам ученый, — что скорость света в разных средах неодинакова. Она зависит от показателя преломления материала. Так, если в вакууме свет распространяется со скоростью приблизительно 300 тыс. км/с, то, скажем, в стекле его скорость уменьшается примерно до 200 тыс. км/с».

Дальнейшее замедление удавалось осуществить, лишь замораживая фотоны разными экзотическими способами. В частности, самому Байгелоу еще в студенческие годы удалось таким образом замедлить свет до скорости 57 м/с — немногим больше 200 км/ч. Однако уже тогда Байгелоу не оставляла идея отыскать такой материал, который бы сам по себе, словно стекло, только в еще большей степени, замедлял распространение светового луча. Он стал методично перебирать всевозможные прозрачные материалы, определяя, как изменяется в них скорость света.

Даже известие о том, что в 2002 году группе исследователей Австралийского национального университета под руководством профессора Пинг Кой Лама удалось создать ловушку, в которой фотоны света исчезают совсем, чтобы затем появиться в пространстве на расстоянии метра от места исчезновения, не остановило его опытов. «Австралийцы осуществили эксперимент по квантовой телепортации — то есть мгновенному перемещению фотонов в пространстве, а вовсе не по поимке и замедлению света», — пояснил Байгелоу свое решение.

И вот наконец пришла долгожданная победа. Ученому, успевшему исследовать уже тысячи материалов, удалось заметить уникальные свойства александрита — драгоценной разновидности минерала хризоберилла.

Поначалу он обратил внимание на одну странность александрита: он кажется зеленым при свете дня и красным при свете ламп накаливания. Дальнейшие исследования показали, что странности расцветки кристалла определяются его внутренней структурой, которая пропускает волны света лишь определенной длины, удерживая остальные. Да и пропускаемые волны можно как бы притормозить с помощью интерференции, смешивая основную частоту с аналогичными волнами из лазера с подстраиваемой частотой излучения.

В итоге Мэтью Байгелоу удалось построить относительно несложную установку. Один лазер испускает основной луч света, а второй — его контролирует, словно светофор на автомобильной трассе. Взаимодействие между двумя частотами создает маленькие интервалы в полосе световых частот — основной луч как бы «притормаживает» на перекрестке, замедляя свою скорость в 5 млн. раз! И это не предел, полагает исследователь.

Впрочем, даже достигнутое замедление уже нашло себе применение на практике. Говорят, что изобретение Байгелоу сыграет положительную роль в… ускорении передачи данных по Интернету. Дело в том, что с ростом объема передаваемой информации растет и количество «пробок» в сети, возникающих, когда в одном коммуникационном узле сходятся пакеты информации из разных точек.

Для уменьшения нагрузки оптико-волоконной линии часть данных приходится тогда переправлять окольными путями или переводить на линии задержки. Примерно так самолеты в перегруженном аэропорту отправляют на запасные аэродромы или заставляют кружить над посадочной полосой, ожидая, когда она освободится. Однако сами по себе такие линии задержки довольно громоздки — каждая требует около 1,5 км кабеля. «Замедлитель света» Байгелоу в тысячи раз более компактен.

Кроме того, как полагают, новый инструмент поможет лучше познать мир квантовой оптики. Заодно, возможно, и удастся наглядно показать, как это два световых луча, даже складывая свои скорости, все равно не могут дать в сумме больше с 300 000 км/с? Или Эйнштейн, быть может, все же ошибался?..

В. АНДРЕЕВ

ОТНОСИТЕЛЬНО НАУЧНЫЙ РЭП.

Своеобразный способ популяризации теории относительности Эйнштейна придумали британские преподаватели. В перечень мероприятий школьной кампании, проводящейся по случаю столетнего юбилея знаменитой теории, они включили исполнение песни « Einstein (Not Enough Time )» известного в Англии музыканта, работающего в стиле рэп, Джона Вадера. В свою относительно короткую композицию он умудрился вплести рифмованное описание проявлений основ физики и теории относительности в окружающем нас мире.

Узнав о признании своего произведения педагогами, музыкант, как и Эйнштейн, не проявлявший особого рвения к учебе в школьные годы, сказал, что будет просто счастлив, если его произведение сможет заинтересовать подрастающее поколение.

К сказанному остается добавить, что это далеко не первая попытка разбавить прозаические научные истины поэтическими метафорами и рифмами.

Одна из первых научных энциклопедий — поэма «О природе вещей» — была создана древнеримским мудрецом и поэтом Титом Лукрецием Каром (около 99–55 гг. н. э.). Предполагается, что она декламировалась нараспев в сопровождении музыкальных инструментов.

В ней, в частности, есть такие строки:

Такое вот художественное изложение броуновского движения и атомарной теории строения вещества.

… можно существенно снизить если они перестанут «толкаться»

Как известно, электроны, бегущие по проводнику, ведут себя различно. Они могут нагревать материал, оказывающий им сопротивление, а могут и проникать сквозь него, демонстрируя эффект сверхпроводимости, а то и тоннелирования. Еще сложнее поведение электронов в полупроводниках. Там они то бегут согласованно, то начинают «толкаться».

И вот, пытаясь понять загадочную «электронную душу», физики ныне разрабатывают новую теорию, ставящую под сомнение некоторые устоявшиеся представления физики твердого тела.

Речь, по словам физиков из Австралийского Национального университета во главе с Макандой Дасом, идет о поведении электронов в сверхминиатюрных устройствах. Когда их число снижается до единиц, становятся значимыми квантовые эффекты и так называемые «электронные шумы», приводящие к искажению информации.