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光速與超光速的故事(三)

 
【正見網2001年01月31日】(三)光速減緩與黑洞
要實現超光速,還有一種辦法就是使光速減慢。

在各種介質如水或晶體中,光速會減慢。可是這種減慢的效果微乎其微。水中的光速還是有22.5萬公里/秒。

讓光慢下來的第一個突破是在1999年[1]。麻省理工學院的豪威博士率先將光速減慢到了17米/秒也就是60公里/小時。

在他的試驗裡,鈉原子氣被降溫直至出現玻色愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensation). 一束耦合光被引入照射在這些鈉原子上。當耦合光被調到適當參數時,原本會被鈉原子吸收的探測光現在不再被吸收了。一個光探測器被放置在鈉原子的另一側,監控探測光通過鈉原子所耗的時間。實驗發現在鈉原子氣中,光速大大減小。最小達17米/秒。

就在上個星期,豪威博士再次發表了驚人的發現:讓光停下來![2] 他所用的實驗裝置類似於一年多以前的實驗。只是這一次,等探測光完全進入鈉原子氣後,耦合光被關掉,探測光就停在了鈉原子氣中了。過50微秒後再引入耦合光,探測光就會再離開鈉原子氣。

這個實驗現象可以用題圖來表示:
1。 一束光自左往右射向鈉原子氣
2。 光的前半部分進入鈉原子氣,右邊卻不見光出來
3。 光完全進入鈉原子氣後,關掉耦合光。探測光消失了!
4。再打開耦合光,探測光開始從鈉原子氣中出現
5。探測光離開鈉原子氣

和王利軍的超光速發現類似,這個實驗也可以用富利葉光學來解釋。但我們也可以用另外空間來解釋。鈉原子氣就是光線進入另外空間的窗口。

另外值得注意是,題圖中的第二步和前不久觀測的黑洞其實很類似。在這裡「 光的前半部分進入鈉原子氣,右邊卻不見光出來」。而在黑洞周圍的亮帶會在一個圈上突然消失,再往中間就全是黑的了。參見前文《黑洞外的葬禮》下圖引自該文(左側是黑洞右側是中子星):

黑洞和豪威博士的最新發現的零光速也許都只是光線進入了另外空間而已。

[1] Hau L.V., Harris S.E., Dutton Z. and Cyrus H.B., Nature 397, 594 (1999)
[2] Liu C., Dutton Z., Behroozi C.H. and Hau L.V., Nature 409, 490 (2001)

發表時間:2001年01月31日
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