امواج نور از طریق شکاف های زمان فشرده می شوند

مطالعات جدید محققان نشان می دهد: تأثیری که هنگام عبور نور از دو روزنه کوچک مشاهده می‌شود و از نظر مکانی فاصله چندانی با هم ندارند، با یکدیگر مشابه است. این پژوهش به یکی از پرسش های بنیادین فیزیک پاسخ می دهد.

آزمایش‌ های دو شکافی که در آن یک موج نور از دو دهانه کوچک در فضا عبور می ‌کند برای اولین بار توسط توماس یانگ در سال ۱۸۰۲ میلادی انجام شده و در پی آن بررسی الگو های ایجاد شده در پشت شکاف‌ ها، رفتار موجی نور را آشکار کرد. طی دو سده گذشته، محققان بارها تلاش کرده ‌اند تا این مساله را بررسی کنند که آیا نسخه زمانی آزمایش دو شکاف امکان ‌پذیر است یا خیر، اما تا کنون پاسخی به سوال فوق داده نشده و این پدیده هنوز نامشخص باقی مانده بود.

به تازگی تیمی از پژوهشگران به سرپرستی رومن تیرول، یک نسخه حوزه زمانی آزمایش دو شکاف را گزارش کرده و با آزمایش های خود نشان دادند؛ پرتو نور می تواند پراش زمانی در فرکانس های نزدیک به فروسرخ ایجاد کند.

طی این سلسله آزمایش های جدید، محققان به جای استفاده از دو روزنه برای عبور نور، به بررسی الگوی تداخل نور منعکس شده از محیطی که بازتابش آن در زمان دو بار تغییر می کرد، پرداختند. آن ها آینه ای ساختند که می توانست با استفاده از پالس های لیزر قوی روشن و خاموش شود.

نتایج این مطالعه نشان داد: هنگامی که لیزر به یک لایه نازک برخورد می کند، می تواند خواص نوری ماده را برای مدت کوتاهی تغییر دهد، بنابراین نوری که در این مدت زمان به شی می رسد، به طور متفاوتی نسبت به زمان قبل از آن با ماده برخورد می کند. در ادامه دانشمندان لایه ای از نیمه هادی ها را برای بررسی دقیق تر موضوع استفاده کردند که شفاف اما نزدیک به نقطه ای بود که فلز محسوب شود.

پژوهشگران با کمال شگفتی دریافتند: وقتی پالس لیزر به این ماده رسید، این ماده نیمه هادی برای مدت کوتاهی به آینه تبدیل شد. به این ترتیب، نویسندگان دو آینه ایجاد کردند که مانند شکاف ‌هایی در زمان عمل می ‌کنند.

گفتنی است، پژوهشگران این تیم مطالعاتی، الگوهای حاصل از تعامل دو یا چند موج نوری را که از شکاف ‌های زمانی می‌ آمدند، اندازه ‌گیری کردند. نتایج نشان داد برخلاف الگو های سنتی آزمایش ‌های دو شکاف، این الگوها در فضا رخ نمی دهد، بلکه در فرکانس اتفاق می‌افتند.

شرح کامل این مطالعه در آخرین شماره مجله تخصصی Nature Physics منتشر شده است.