光速与超光速的故事(三)



【正见网2001年01月31日】

(三)光速减缓与黑洞
要实现超光速,还有一种办法就是使光速减慢。

在各种介质如水或晶体中,光速会减慢。可是这种减慢的效果微乎其微。水中的光速还是有22.5万公里/秒。

让光慢下来的第一个突破是在1999年[1]。麻省理工学院的豪威博士率先将光速减慢到了17米/秒也就是60公里/小时。

在他的试验里,钠原子气被降温直至出现玻色爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensation). 一束耦合光被引入照射在这些钠原子上。当耦合光被调到适当参数时,原本会被钠原子吸收的探测光现在不再被吸收了。一个光探测器被放置在钠原子的另一侧,监控探测光通过钠原子所耗的时间。实验发现在钠原子气中,光速大大减小。最小达17米/秒。

就在上个星期,豪威博士再次发表了惊人的发现:让光停下来![2] 他所用的实验装置类似于一年多以前的实验。只是这一次,等探测光完全進入钠原子气后,耦合光被关掉,探测光就停在了钠原子气中了。过50微秒后再引入耦合光,探测光就会再离开钠原子气。

这个实验现象可以用题图来表示:
1。 一束光自左往右射向钠原子气
2。 光的前半部分進入钠原子气,右边却不见光出来
3。 光完全進入钠原子气后,关掉耦合光。探测光消失了!
4。再打开耦合光,探测光开始从钠原子气中出现
5。探测光离开钠原子气

和王利军的超光速发现类似,这个实验也可以用富利叶光学来解释。但我们也可以用另外空间来解释。钠原子气就是光线進入另外空间的窗口。

另外值得注意是,题图中的第二步和前不久观测的黑洞其实很类似。在这里“ 光的前半部分進入钠原子气,右边却不见光出来”。而在黑洞周围的亮带会在一个圈上突然消失,再往中间就全是黑的了。参见前文《黑洞外的葬礼》下图引自该文(左侧是黑洞右侧是中子星):

黑洞和豪威博士的最新发现的零光速也许都只是光线進入了另外空间而已。

[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)

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