Lazer ışığıyla fizikte "imkansız" başarıldı

Gölgeler, bir cismin gelen ışığın geçişini engellemesi sonucu oluşuyor. Fotonların kütlesi olmadığı için de ışık demetlerinin gölge yaratmayacağı düşünülüyordu. 

Normalde yolları kesişen iki ışık demeti birbirinin içinden geçip gider. Ancak yeni bir araştırmada farklı bir senaryonun yaşanabileceği gösterildi.

Işık demetlerinin normal koşullarda nasıl etkileşime geçtiği üzerine çalışan araştırma ekibi, deneylere basit şemalar oluşturmak için üç boyutlu modelleme yazılımı kullanıyordu. 

Fizikçiler yazılımın ışık demetini katı bir cisim gibi gösterdiğini görünce ilk başta bunu komik buldu. Ancak daha sonra bu beklenmedik durumun derinine inmeye karar verdiler.

Işığın doğrusal olmayan ortamlardaki davranışını incelemede sıkça başvurulan bir malzeme olan yakutla bir deney yürüttüler.

Araştırmacılar küp şeklindeki yakutun bir tarafına mavi lazer ışığı yansıttı. Mavi ışık cisimden geçerek karşıdaki ekrana soğuk bir parlaklık verdi.

Daha sonra yeşil lazerin daha ince ışını, diğerine dik bir açıyla yansıtıldı. 

Yeşil ışığın ince çizgisinin yakutun molekülleri üzerine düştüğü yerlerde, elektronlar yükselip alçalmaya başladı. Bunun sonucunda biraz daha kısa dalga boylu mavi ışığın, normalde yarı saydam olan maddeden geçişi engellendi.

Böylece yeşil lazer ışını bir nesne gibi davranarak yakutun diğer tarafındaki ekrana düşen mavi ışıkta koyu bir çizgi oluşturdu. 

Optica adlı hakemli dergide dün (14 Kasım) yayımlanan makaleye göre bu çizgi, gölge kriterlerini karşılıyor: Çıplak gözle görülebiliyor, üzerine düştüğü ekranın dış hatlarına uyuyor ve lazer kaynağı hareket ettirildiğinde yeşil lazer ışınıyla birlikte hareket ediyor.

Makalenin başyazarı Raphael Abrahao "Bu keşif, ışık-madde etkileşimlerine dair anlayışımızı genişleterek ışığı daha önce düşünmediğimiz şekillerde kullanma yolunda yeni olanaklar sunuyor" diyerek ekliyor:

Gölgelere dair anlayışımız, ışık ve optikle ilgili anlayışımızla el ele gelişti. Bu yeni bulgu, optik anahtarlama, ışığın başka bir ışığın varlığını kontrol ettiği cihazlar veya çok güçlü lazerler gibi ışık iletiminin hassas bir şekilde kontrol edilmesini gerektiren teknolojiler gibi çeşitli uygulamalarda faydalı olabilir.

Aslında yeşil lazer, kristalin bazı elektronlarını uyarıyor ve bunlar bozununca mavi ışığı emdiği için gölge oluşuyor. Bunu kabul eden ekip makalede şöyle yazıyor:

Lazer gölge etkisi, yakutun bir engel sağlamasını gerektiriyor ve bu da ilginç bir soruyu gündeme getiriyor: Cisim gibi davranan lazerdeki fotonlar mı aydınlatıcı ışığı engelliyor yoksa yakuttaki atomlar mı? 

Yine de ortaya çıkan gölge gerçek ve Abrahao yeni çalışmanın bazı güncellemeler gerektirebileceğini düşünüyor. Fizikçi "Lazer ışığının gölge yaratmasının imkansız olduğu düşünülüyordu çünkü ışık genellikle etkileşime girmeden diğer ışığın içinden geçip gider" ifadelerini kullanıyor:

Mantığa son derece aykırı bir optik etkiyi göstermemiz, bizi gölge kavramımızı yeniden gözden geçirmeye davet ediyor.