CYRANO
Αριθμός μηνυμάτων : 1260
Ημερομηνία εγγραφής : 16/06/2010
Ηλικία : 57
Τόπος : Αθηνα
 | Θέμα: ΦΩΤΟΝΙΟ ΜΟΝΟ ΑΝΑΖΗΤΕΙ ΟΡΙΑ  Πεμ 29 Σεπ - 13:39 | |
| ΦΩΤΟΝΙΟ ΜΟΝΟ ΑΝΑΖΗΤΕΙ ΤΑ ΟΡΙΑ ΤΟΥ [Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]Η πειραματικη διαταξη που απεδειξε οτι το ανω φραγμα ταχυτητας μεμονωμενων φωτονιων ειναι c.Ο κανόνας ότι τίποτα δεν μπορεί να κινηθει γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός στο κενό, c, είναι ενας από τους πλεον θεμελιώδεις νόμους της φύσεως. Εφοσον ομως αυτό έχει πειραματικώς αποδειχθεί μόνον για τις πληροφορίες που μεταφέρονται από μεγάλες ομάδες φωτονίων, δηλαδη μονον απο ηλεκτρομαγνητικα κυματα, οι φυσικοί έχουν αναρωτηθεί προσφάτως, εαν φωτόνια μεμονωμένα και οι πληροφορίες που μεταφέρονται από αυτά μπορουν να είναι σε θέση να υπερβουν την ταχύτητα του φωτός. Σε μια νέα μελέτη, ερευνητες του Πολυτεχνείου του Χονγκ-Κονγκ έχουν επιτελέσει το δύσκολο έργο της παραγωγης φωτονίων μόνων, ελεγχόμενης κυματομορφής, και έχουν καταδείξει ότι και τα μεμονωμένα φωτόνια υπακούουν επίσης στο όριο ταχύτητας c. Οι ερευνητες, με επικεφαλής τον καθηγητή Shengwang Du, έχουν δημοσιεύσει την μελέτη τους σχετικώς με την τελική ταχύτητα ενός φωτονίου σε πρόσφατο τεύχος του Physical Review Letters. Τα αποτελέσματα αυτα έχουν συνέπειες για την μέγιστη ταχύτητα μεταδόσεως των πληροφοριών, επιβεβαιώνοντας ότι και τα μεμονωμένα φωτόνια υπακούουν στον νομο της αιτιότητας. Δηλαδή, ενα αιτιατό δεν μπορεί να συμβεί πριν από το αίτιό του.
"Tα πειραματικά αυτα αποτελέσματα τεινουν να κλείσουν την συζήτηση σχετικά με την πραγματική ταχύτητα των πληροφοριών που μεταφέρονται από ένα μεμονωμενο φωτόνιο," είπε ο Dr. Du. "Eμβαθύνουν την κατανόησή μας για την δυαδικότητα σωματιδίου-κύματος των φωτονίων και την φύση της κβαντικής μηχανικής. Προσφέρει στους ανθρώπους μια σαφή εικόνα των φωτονίων (το όνομα επενοήθη από τον Αϊνστάιν περισσότερα από 100 χρόνια πριν) και διορθώνει κάποιες «λανθασμένες» και εικόνες συγχύσεως από το παρελθον. " Με τις πρόσφατες προόδους της τεχνολογίας κατά τα τελευταία αρκετά ετη, πολλές ομάδες επιστημόνων έχουν ερευνήσει ακριβώς πόσο γρήγορα μπορεί να ταξιδεύσει το φως. Αν και προηγούμενες μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι η "ταχύτητα ομάδας" του φωτός, σε επιλεγμενα μεσα με υψηλο συντελεστη διαθλασεως, μπορει να υπερβεί την c, την ονομαστικη ταχυτητα του φωτος στο κενο, η "ταχύτητα σήματος" - η ταχύτητα με την οποία η πληροφορία ταξιδεύει - δεν μπορεί. Υπό το πρίσμα αυτού του ευρηματος οι επιστήμονες έχουν αναρωτηθεί κατά πόσον μεμονωμένα φωτόνια κινούνται με την 'ταχύτητα ομάδας' ή με την 'ταχύτητα σήματος'.
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτή την εικόνα.]Ο καθηγητης Dr. Du ερευνά ανευ κλειδαρότρυπας Για να αντιμετωπίσει το θέμα αυτό, η πειραματικη απόδειξη του Dr. Du και των συνεργατών του, όχι μόνον παρήγαγε μεμονωμενα φωτόνια, αλλά και διεχώρισε τον 'οπτικό πρόδρομο', δηλαδή την κυματοειδή διάδοση στο εμπρόσθιο μέρος ενος οπτικού παλμού, από το υπόλοιπο του φωτονίου. Προηγούμενα πειράματα βασιζόμενα στην μακροσκοπική διάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (που περιλαμβάνουν πλήθος φωτονίων) έχουν καταδείξει ότι ο 'οπτικός πρόδρομος' είναι το ταχύτερο τμήμα στην διάδοση ενός οπτικού παλμού. Η παρούσα μελέτη είναι η πρώτη που αποδεικνύει πειραματικώς ότι ο 'οπτικός πρόδρομος' υπάρχει ακομη και στην στοιχειωδεστατη σταθμη ενος μεμονωμενου φωτονίου, και ότι είναι το ταχύτερο τμήμα του 'πακέτου' κύματος ενός φωτονίου. Για τον διαχωρισμό του 'οπτικού προδρομου' από το υπόλοιπο του φωτονίου, οι επιστήμονες παρήγαγαν ένα ζευγος φωτονίων, και στην συνέχεια ωδήγησαν ένα από τα φωτόνια σε διέλευση μέσω μιας ομάδας ψυχρών ατόμων ρουβιδίου, ψυχομενων απο δεσμη λειζερ πλησιον του απολυτου μηδενος, ενώ ταυτοχρόνως εχρησιμοποίησαν ένα ηλεκτρο-οπτικό διαμορφωτή για την διαμόρφωση της κυματομορφής του φωτονίου. Τα άτομα ρουβιδιου υπέστησαν το γνωστό ως EIT, 'ηλεκτρομαγνητικώς προκαλούμενη διαφάνεια', φαινομενο, που επέτρεψε στους επιστήμονες να διαχωρίσουν τον 'οπτικο πρόδρομο' των μεμονωμενων φωτονίων από το κύριο 'πακέτο' του κύματος. Κατοπιν εγινε διελευση τοσον του 'οπτικου προδρόμου' οσον και του κυρίως 'πακέτου' του κύματος φωτονιου διαμέσου μιας δεύτερης ομάδας ατόμων ρουβιδίου, ενω ταυτοχρονως οι επιστήμονες ελαβαν μετρήσεις της ταχύτητας των δύο αναφερθεντων τμηματων της κυματομορφής του φωτονίου. Οι επιστήμονες διεπίστωσαν ότι ο πρόδρομος, στο μετωπο του κύματος ενός μεμονωμενου φωτονίου ταξιδεύει πάντα με ταχυτητα c, την 'ταχύτητα σήματος' μεγάλων ομάδων φωτονίων, δηλαδη ηλεκτρομαγνητικων κυματων. Το κύριο 'πακέτο' του κύματος ενός μεμονωμενου φωτονίου δεν ταξιδεύει ταχύτερα από c σε οποιοδήποτε μέσο, και μπορεί να καθυστερηθεί μέχρι και 500 ns κατα την διελευσή του διαμεσου ενος μεσου 'αργού φωτός', όπου η 'ταχύτητα ομάδας' είναι βραδύτερη από c. "Στην περίπτωση μεσου 'αργού φωτός' (με 'ταχύτητα ομάδας' βραδύτερη από c), το κεντρικό τμήμα του κύριου 'πακέτου' κύματος ακολουθεί την 'ταχύτητα ομάδας'," εξήγησε ο Du . "Όταν η πυκνότητα του μέσου αυξάνεται (με περισσότερα άτομα), η αργή 'ταχύτητα ομάδας' μειώνεται. Στην περίπτωση μεσου 'γρήγορου φωτός' ή υπερφωτικου (superluminal) (με μια 'ταχύτητα ομάδας' μεγαλυτερη από c ή αρνητική 'ταχύτητα ομάδας'), το κύριο πακέτο κύματος φαίνεται να περιέρχεται σε «σύγχυση» και δεν ακολουθεί την 'ταχύτητα ομάδας'. ... Είμεθα σίγουροι ότι το κύριο πακέτο κύματος δεν μπορεί να ταξιδεύσει γρηγορότερα από τον 'οπτικο πρόδρομο', ο οποίος ταξιδεύει με ταχυτητα c. " Τα αποτελέσματα συμφωνούν με προηγούμενες μελέτες, oπου ανελύθησαν μεμονωμένα φωτόνια των οποίων ο πρόδρομος και η κυρίως κυματομορφή δεν είχαν διαχωρισθεί. Οι μελετες εκεινες διεπίστωσαν δομή ταλαντώσεως. Η δομή αυτη μπορει να εξηγηθεί εαν επικαλεσθουμε παρεμβoλή μεταξυ του προδρόμου και της ελαφρώς καθυστερημένης κύριας κυματομορφής.
Εκτός του οτι θα επιφέρει κάποιο τελος στην συζήτηση περι της πραγματικής ταχύτητας των πληροφοριών που μεταφέρονται από ένα μεμονωμενο φωτόνιο, η γνωση οτι μεμονωμενα φωτόνια δεν μπορούν να ταξιδεύσουν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός στο κενο, c, θα εχει επίσης πιθανες πρακτικές εφαρμογές, δίνοντας στους επιστήμονες καποια καλλίτερη κατανόηση της μεταδόσεως της κβαντικής πληροφορίας. "Επειδή το εύρος του αυξανομενου μετωπου του 'οπτικου προδρόμου' είναι χωρίς απώλειες σε οποιοδήποτε μέσο, (υποτιθεμενου οτι ο χρόνος ανόδου της άκρης του μετωπου είναι απείρως μικρή ή μηδενική), οπτικοί πρόδρομοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μεταφέρουν πληροφορίες οπτικων τηλεπικοινωνιων εντος μέσων με απώλειες ή με απορρόφηση, όπως υποβρύχιες οπτικες τηλεπικοινωνίες, "είπε ο Du, σημειώνοντας ότι στην πραξη ο οπτικος πρόδρομος υφισταται κάποια απώλεια. Αυτήν την στιγμή, όπως εξήγησε ο Du, οπτικες τηλεπικοινωνίες με χρηση του προδρομου περιορίζονται από την τρέχουσα τεχνολογία, έτσι δεν είναι ακόμη πρακτικες. Ωστόσο, πιστεύει ότι η τεχνολογία θα βελτιωθεί, ώστε να καταστήσει την μέθοδο ανταγωνιστική με τις τρέχουσες τεχνικές επικοινωνίας.
«Στο μέλλον, όταν η ηλεκτρο-οπτικη τεχνολογία βελτιωθει, έτσι ώστε ο χρονος ανοδου ενος βηματικου παλμου μπορεί να γινει συντομότερος ή ισος των 10 femtoseconds και μπορεί επίσης να ανιχνευθεί αμεσως από ενα υψηλής ταχύτητας φωτοανιχνευτή, οι οπτικοι πρόδρομοι θα έχουν μεγάλες εφαρμογές στην οπτική τηλεπικοινωνία. Φυσικά, ο πρόδρομος μεμονωμενων φωτονίων μπορει να χρησιμοποιηθει για κβαντική τηλεπικοινωνία. "Κάποιος μπορεί να υποστηρίξει ότι τώρα έχουμε femtosecond λέιζερ, τα οποία παράγουν παλμούς μήκους λίγων femtoseconds," ετόνισε. "Ωστόσο, δεν μπορούμε να κωδικοποιήσουμε πληροφορίες επι των παλμων αυτων, και οι παλμοι δεν είναι δυνατόν να μετρηθουν άμεσα από φωτοανιχνευτες με την τρέχουσα τεχνολογία."
[Πρέπει να είστε εγγεγραμμένοι και συνδεδεμένοι για να δείτε αυτόν το σύνδεσμο.] | |
|
