אור נע לאט בווקום

[Schrodingers Dog]

אור נע לאט בווקום

מאמר חדש ומעניין מתאר כיצד חוקרים הצליחו להאט את מהירות האור בווקום. ידוע כבר שישנם חומרים שכאשר מעבירים דרכם אור, הפוטונים מתנגשים בחומר ומאטים אבל כעת מדובר על אור בווקום. כיצד זה נעשה?

הפוטונים הם חלק מאלומת אור. החוקרים יצרו אלומת אור עם צורה מיוחדת ובשל כך התקדמה מעט יותר לאט מאלומה רגילה. האפקט הוא קטן - בערך אלפית האחוז. החידוש הוא המדידה המדוייקת והנקיה של הפוטונים וההבנה שהפוטונים יודעים שהם חלק מאלומה עם צורה מיוחדת ולכן נעים לאט יותר ממהירות האור.

הסבר יותר מדעי - האלומה היא בעצם חבילת גלים כאשר הרכיבים הבסיסיים הם גלים מישוריים שתמיד נעים במהירות האור. נבנתה חבילת גלים בצורת פונקציית בסל שהיא פתרון עם סימטריה גלילית. עבור החבילה הזאת מהירות החבורה שהיא מהירות ההתקדמות האפקטיבית קטנה ממהירות האור.

מאמר פופולרי
http://www.newscientist.com/article...es-to-fly-slower-than-light.html#.VMpiL0KDS-J

מאמר מקורי
http://arxiv.org/abs/1411.3987

 

[semes100]

מעניין מאוד

 

[uzi2]

הרעיון הוא שבעצם יש אי וודאות בכיוון התנועה של הפוטון

וכתוצאה מכך הפוטון נע כחבילת גלים שכל גל בה נע במהירות האור, אולם הכיוון לא מוגדר וההיטל של מהירות הגל על כיוון התנועה הממוצע של החבילה קטן ממהירות האור בריק.

אני מניח שמכיוון שיש כוונה למדוד את מהירות האור רק בכיוון הממוצע, יש צורך בפולס של פוטונים, ולא ניתן ליישם זאת בפוטון יחיד. אבל זו רק מחשבה.

 

[Schrodingers Dog]

אני לא חושב שזה נכון

מקריאת המאמר נראה שהם מייצרים זוגות פוטונים, מעבירים אותם באינטרפרומטר ומודדים את הפוטונים הבודדים בדיוק גבוה בזכות הפאזה היחסית אצל הזוגות. לא מדובר פה על אי וודאות כתוצאה ממיצוע או הטלה של וקטור המהירות אלא המחשה נוספת לכך שהפוטון הבודד נע במהירות החבורה ולא במהירות האור כתוצאה מתנאי השפה של המוליך הגלי.

 

[uzi2]

אכן לא חייב לנבוע מאי הוודאות, אבל

מהירות החבורה של פוטון שווה למהירות הפאזה. אלא אם יש התפלגות כיוונים. פוטון בודד מורכב מגלים שכולם נעים במהירות c, ולפיכך אם גם נעים באותו כיוון לא תהיה פאזה יחסית, ומהירות החבורה תהיה שווה למהירות הפאזה
אם לא היתה התפלגות זוויתית, כתוצאה מאי וודאות או מהתפלגות אחרת בקרן - מהירות החבורה היתה שווה למהירות הפאזה כי בריק אין נפיצה w(k)=ck הנגזרת של w לפי k שווה ל- w חלקי k. המדובר הוא שרכיב k בכיוון התנועה הממוצע שונה מהגודל של k (וזה מוסבר במאמר) ומכאן הנפיצה, אבל כיוון k הוא גם כיוון התנועה של הגל. לפיכך אם יש נפיצה ב- k היא נובעת מהבדלי כיוון במרכיבים. עבור פוטון בודד התפלגות כזאת מחייבת שזה ינבע מאי וודאות בכיוון.