Naujoji medžiagos forma buvo atrasta naudojant lazerius. Atradimo nuopelnai priskirtini Harvardo universiteto fizikos profesoriui Mikhailui Lukinui ir MIT fizikos profesoriui Vladanui Vuleticiui. Tyrėjai leido fotonus į vakuume patalpintą rubidžio atomų telkinį. Kai vienu sykiu paleisdavo po daugiau kaip vieną fotoną, mokslininkai pastebėjo, kad šviesos dalelės sukimba į molekulę.
„Šviesos kardo analogija šiuo atveju nėra netikusi, – pripažįsta M.Lukinas pranešime spaudai. – Kai tie fotonai sąveikauja, jie stumia ir nukreipia vienas kitą. Tų molekulinių procesų fizika labai primena tai, ką matome kino filmuose.“
Iš tikrųjų mokslininkai eksperimento metu stebėjo tai, kas vadinama Rydbergo blokada: sužadinto atomo (jį sužadinti gali, pvz., praskriejantis fotonas) kaimynystėje esantys atomai negali susižadinti tokiu pat intensyvumu, koks būdingas sužadintajam atomui. Kai atomų telkinį vienu sykiu bombarduoja daugybė fotonų, tarp atomų susidaro stūmimo-traukos jėgos, kurios, savo ruožtu, suformuoja naujo tipo medžiagos molekulę.
Sukryžiuokite dviejų lazerių spindulius ir jų spinduliai paprasčiausiai pereis vienas per kitą. O štai naujosios „fotoninės molekulės“ elgiasi kiek kitaip nei tradiciniai lazeriai – jų elgsena panaši į tai, ką galbūt esate regėję mokslinėje fantastikoje. Turiu omenyje šviesos kardus, – pažymi M.Lukinas.
„Fotonai seniai suprantami kaip masės neturinčios dalelės, kurios nesąveikauja tarpusavyje, – pažymi M.Lukinas. – Sukryžiuokite dviejų lazerių spindulius ir jų spinduliai paprasčiausiai pereis vienas per kitą. O štai naujosios „fotoninės molekulės“ elgiasi kiek kitaip nei tradiciniai lazeriai – jų elgsena panaši į tai, ką galbūt esate regėję mokslinėje fantastikoje. Turiu omenyje šviesos kardus.“
Kaip vyko eksperimentas? Tyrėjai į vakuuminę kamerą prileido rubidžio atomų, o po to lazeriais atvėsino atomų debesį iki kelių laipsnių aukščiau absoliutinio nulio. Leisdami ypač silpnus lazerio impulsus, tyrimo autoriai į atomų debesį iš pradžių leido po vieną fotoną.
M.Lukino pasakojimu, kai fotonai įskriedavo į atomų debesį, fotono energija sužadindavo jo kelyje pasitaikiusius atomus, o fotono greitis dramatiškai krisdavo. Fotonui keliaujant per debesį, jo energija būdavo perduodama iš atomo į atomą, tačiau galiausiai išskriedavo iš debesies kartu su fotonu.
„Kai fotonas išskrieja iš atominės terpės, jo identitetas nepasikeičia, – aiškina M.Lukinas. – Tai tas pats, kas ir šviesos spindulių lūžis (refrakcija) stiklinėje su vandeniu. Šviesa įskrieja į vandenį, savo energija šiek tiek pakeičia jos kelyje pasitaikiusių atomų savybes, tačiau galiausiai išskrieja iš jo tokiu pat šviesos pavidalu. Lygiai tas pats procesas vyko ir mūsų eksperimente. Skirtumas toks, kad viskas vyko kiek ekstremaliau: šviesa pastebimai sulėtėjo, o refrakcijos (spindulių lūžimo) metu fotonai atidavė gerokai daugiau energijos.“
Kai M.Lukinas su kolegomis į rubidžio atomų debesėlį pamėgino paleisti ne vieną, o du fotonus, liko nustebinti – iš debesėlio jie išskriejo ne kaip du fotonai, o kaip viena molekulė.
Kas atliko tokį triuką? Efektas, kuris vadinamas Rydbergo blokada, ir kurio esmė trumpai išdėstyta keliomis pastraipomis aukščiau. Rezultatas – skriedami per atomų telkinį, du fotonai stumia ir traukia vienas kitą, o jų energija perduodama iš vieno atomo į kitą.
„Tai – fotoninė sąveika, kurią sąlygoja atomų sąveika, – tvirtina M.Lukinas. – Todėl tie du fotonai pradeda elgtis kaip molekulė. O kai jie išskrieja iš atomų terpės, jie būna labiau linkę egzistuoti kaip viena molekulė nei kaip savarankiški fotonai.“
Duoti pernelyg daug valios vaizduotei šiuo atveju gal nederėtų. Fizikai nepuoselėja planų netolimoje ateityje iš naujos medžiagos kurti kultinių futuristinių ginklų. Nepaisant to, jie tikisi, kad jų atradimas pravers kuriant kvantinius kompiuterius. O tame futuristinio šarmo, reikia pripažinti, irgi netrūksta.
