Işık hızından daha hızlı ışık titreşimi saptandı!

Fizikçiler, ışık hızı üzerinde hassas kontrol sağlayan bir plazmadaki iki lazer ışını arasındaki etkileşimlerde, görünüşte evrensel hız sınırını yüzde 30 oranında aşmış görünen titreşim algıladı.

Teorik olarak ışık hızı aşılamaz. Çünkü, ışık maddenin en yüksek hıza çıkmış kütlesiz halidir ve kütlesizlikten daha hafif bir yapı hayal edilemez.

Fizikteki E=mc2 yani Kütle-enerji eşitliği formülüne göre; Enerji (E); kütle (m) ile ışık hızının (c) karesinin çarpımına eşittir. Yani, kütle ile ışık hız arasında bağlantı vardır. Doğal olarak, aynı bağlantı enerji ile madde, enerji ile ışık hızı için de geçerlidir.

Öyle ise ışıktan daha hızlı bir şey olması mümkün değildir.

Peki bu deneyde ışık, kendi hızını nasıl aşmış gibi algılanabilir?

Işık Titreşim Hızı Nasıl Işıktan Olabilir?

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı ve Rochester Üniversitesi'ndeki fizikçilerden oluşan ekip, deney sırasında plazma kullanarak optik ölçümlere göre, mikro düzeyde titreşim bazında ışık hızını aştılar ama bu bilimkurgu filmlerindeki gibi uzayda daha hızlı  seyahat olanağı sağlayacak türden değil, belki lazer teknolojinde yepyeni bir icat için kıvılcım olacak türden bir hız aşımı. 

Amerikan Fizik Derneği'nin (American Physical Society) bilimsel yayın organı Physical Review Letters (Fiziksel İnceleme Yazıları) dergisinde 19 Mayıs Tarihinde yayınlanan, "Plazmada Yavaş ve Hızlı Işık Kullanarak Optik Dalga Karıştırma"  (Slow and Fast Light in Plasma Using Optical Wave Mixing)  başlıklı makaleye göre; Işık titreşimlerinin hareket hızı, bir malzeme aracılığıyla ışığın boşluktaki hareket hızından büyük ölçüde farklı olabilir. Grup hızı olarak adlandırılan bu hız, ışığın boşluktaki normal hızından daha yüksek veya daha düşük olabilir ve bir malzemenin içinde hareket eden ışık titreşim şeklinin nasıl yayıldığını ve etkilendiğini belirler.

Makaleye göre; Goyon ve meslektaşları bu bilimsel çıkarımı şu şekilde elde ettiler: 

Önce bir hidrojen-helyum plazması oluşturmak için fışkırtılan gaz, polarize lazer ışınıyla iyonize edildi. Sonra plazmaya ikinci bir lazer ışını yöneltildi.

Plazmanın kırılma indisinde iki lazer ışının yolları kesiştiğinde, ikinci lazer titresşiminin yatay bileşeni yavaşladı.  Yavaşlamanın nedeni, iki lazer ve plazma arasındaki etkileşimlerdi.

Deney ekibi, ikinci lazer titreşiminin yatay ve dikey bileşenleri arasındaki zaman gecikmesini ölçtüğünde, farklı hızlara sahip olduklarını gözlemledi. İki ışın arasındaki frekans farkını ayarlayarak, bu hızı 0.995c'den 0.12c - 0.34c'ye çıkarabildiklerini gördüler. Titreşimin tepe noktasının normal ışık hızından yüzde 30 daha yüksek olduğu görüldü.

Esasında bu deneyde de ışık hızının aşılması söz konusu değil. Işığın mikro ölçekte kendi hızından daha yüksek hızda titreşimi söz konusu. Ama Fizik açısından bu da çok önemli bir keşif.

Işık hızını aşmanın şimdilik imkansız görünse de ışık titreşimlerinin yönlendirilebileceği anlaşılıyor. 

Işığı oluşturan fotonların hızı, elektromanyetizma olarak adlandırılan elektriksel ve manyetik alanların örgüsü ile sınırlı. Deney düşük ve yüksek frekanslı titreşimler oluşturarak, bu sınırları sarsma ihtimali olabileceğini kanıtlıyor.

Özetle; ışık darbeleri ile ışığın grup hızınının değiştirilmesi mümkün görülüyor ve bu da lazer teknolojisinde yeni ufuklar açabilir.

mistikalem.com