کرونوس کانال دانش و علوم به زبان فارسی – اخبار علمی و تحلیل
کرونوس – محققین آمریکایی موفق شده‌اند به حالتی از ماده دست یابند که در آن سه فوتون نور در پیوند با یکدیگر قرار گرفته و حالت جدیدی از نور را به وجود می‌آورند. ممکن است این را بدانید که نور می‌تواند با خودش چنان واکنشی برقرار سازد که در آن نور منکسر شود؛ اما در این حالت جدید، واکنش فوتون‌های نور با هم رفتاری مشابه رفتار اتم ایجاد می‌کند که باعث می‌شود این پیوند جدید، حالت جدیدی از ماده تلقی شود.
بنا بر گزارش Science، محققین سال‌ها روی واکنش فوتون‌ها بر روی هم تحقیق کرده‌اند. آنان در سال ۲۰۱۳ به حالت دو فوتونی نور دست یافتند که حالت جدیدی از ماده محسوب می‌شد. موفقیت آنان باعث شد که به دنبال حالت‌های ترکیبی ممکن در حضور فوتون‌های بیشتر باشند.
یکی از این محققین از دانشگاه MIT در بیانیه‌ای می‌گوید: «برای مثال شما می‌توانید با ترکیب مولکول‌های اکسیژن به ترکیبات O2 یا O3 (اوزون) دست یابید اما رسیدن به ترکیب ۴ مولکولی از اکسیژن ممکن نیست. در بعضی از مولکول‌ها حتی به ترکیب سه‌تایی هم نمی‌توان رسید. پس این سؤال کماکان وجود داشت: آیا می‌توان با افزودن فوتون‌های بیشتر به یک مولکول به اجسام بزرگ‌تر دست یافت؟ … نکته‌ی جالب این بود که چنین حالت‌های سه‌تایی در واقع اتفاق افتادند. اما مشخص نبود حالت سه‌تایی فوتون‌ها قوی‌تر، ضعیف‌تر یا با قدرتی برابر با ترکیب یک جفت فوتون باشند.»
دانشمندان برای دستیابی به حالت سه‌تایی جدید مجبور شدند ابری از مولکول‌های روبیدیوم را به دمایی بسیار پایین برسانند: فقط یک میلیونیوم درجه بالاتر از صفر مطلق. دما، معیاری برای سنجش انرژی اتم‌ها و مولکول‌هاست. این اتم‌ها انرژی بسیار کمی دارند، پس درون این ابر گیر می‌کنند.
دانشمندان پرتویی ضعیف از لیزر را به سمت این ابر شلیک کردند به طوری که در هر لحظه تنها تعداد کمی فوتون در این ابر موجود باشد. وقتی فوتون‌ها از این ابر بیرون می‌آیند، دیگر تکی نیستند بلکه به حالت‌های دوتایی یا سه‌تایی بیرون می‌آیند.
ظاهراً احتمال جهش فوتون‌ها در داخل این ابر از اتمی به اتم دیگر بیشتر است. فوتون‌ها در داخل این ابر قادر خواهند بود با روبیدیوم تشکیل پیوند داده و پولاریتون شکل دهند که نوعی واکنش میان اتم‌ها و فوتون‌ها است. این پولاریتون‌ها با یکدیگر وارد واکنش می‌شوند و در نهایت به لبه‌ی ابر می‌رسند و در آن‌جا اتم‌ها را با حالت‌های ترکیبی از فوتون‌ها پشت سر می‌گذارند. دانشمندان متوجه شدند که این ترکیب‌های فوتونی می‌توانند سه‌تایی هم باشند.
این تیم تحقیقاتی همچنین امیدوار است بتواند فوتون‌ها را وادار به دافعه کند که در آن فوتون‌ها از هم دور می‌شوند. برخی از دانشمندان گمان می‌کنند در حالتی که فوتون‌ها بتوانند نسبت به هم دافعه داشته باشند ممکن است بتوانیم پدیده‌ای همچون کریستال نور را مشاهده کنیم.
این حالت جدید از ماده در کامپیوترهای کوانتومی و فناوری اطلاعات قابل استفاده خواهند بود.
