Některé fotony létají ve svazku paprsků pomaleji, a další překvapení o rychlosti světla...
Ve školách učí, že světlo ve vakuu uletí každou sekundu 299 792 kilometrů a nic nemůže být rychlejší. Přitom ani jedno z toho není vždy pravda. Meteor zaznamenal věci rychlejší než světlo i zpomalení světla pod maximální rychlost.
Příspěvky v Meteoru 14. 2. 2015
01:19 Pták roku 2015
08:29 Rychlost světla se může ve vakuu měnit
22:29 Záhada výbuchu sodíku ve vodě 3/4
35:39 Plíseň, která zabíjí mloky
47:52 Kmenové buňky nadějí neurologie
49:58 Nevyřešený problém turbulence
Albert Einstein ve své obecné a speciální teorii relativity nehovoří o nejvyšší možné rychlosti světla. Ale o nejvyšší možné rychlosti šíření informace. Číslo, které v jednotkách SI známe jako necelých 300 000 km/s, se proto vztahuje pouze na vlny a tělesa, které nesou informaci.
V přírodě tak běžně najdeme i rychlosti vyšší než uvedené maximum. Prakticky jsou nám ale k ničemu.
Překonat rychlost světla je snadné!
„Stačí si vzít baterku, svítit s ní na stěnu a pohybovat s ní ze strany na stranu. Když stěna bude dostatečně daleko, bude se ‚prasátko‘ na stěně pohybovat vyšší rychlostí, než je rychlost světla ve vakuu. Přesto neporušíme princip relativity. ‚Prasátko‘ na vzdálené projekční stěně nepřenáší žádnou informaci,“ vysvětluje profesor Petr Kulhánek.
Světlo umíme zpomalit i zastavit
Když světlo neletí prázdným prostorem, vakuem, pohybuje se pomaleji. Z přírodních materiálů světlo nejvíce zbrzdí diamant: přibližně 2,5x oproti vakuu. Proto má také nejvyšší index lomu světla a díky tomu je oblíbený ve šperkařství.
V uměle vytvořených materiálech, většinou v plynném prostředí, se dá světlo zpomalit až na rychlost chůze. Anebo ještě méně.
„Profesorce Lene Hauové se podařilo ve speciální pasti světlo úplně zastavit,“ říká Petr Kulhánek. „Struktura světla se otiskla do spinů jednotlivých atomů. Laserovým zářením zboku se světlo zase uvolnilo a pokračovalo dále.“
Světlo se v hmotném prostředí nezpomaluje plynule. Vlastně letí stejnou rychlostí jako ve vakuu, ale zdržují je „zastávky“. Jednotlivé atomy hmoty totiž světlo pohlcují a znovu vyzařují stejným směrem. Pokud je ovšem materiál průsvitný.
Poprvé změřeno: i ve vakuu některé fotony letí pomaleji
Jenže ani ve vakuu světlo neletí vždy tou nejvyšší možnou rychlostí. Platilo by to, kdyby se volně šířilo všemi směry a nic je neomezovalo. Když ale prostorem putuje příčně omezený světelný svazek – například laserový paprsek – doletí některé fotony později.
O tomto jevu vědci věděli už delší dobu. Teprve nedávno jej podrobně změřil tým vedený Milesem Padgettem z univerzity ve skotském Glasgow. Na výzkumu se podílel i vědec českého původu Václav Potoček, který vysvětlil výsledek experimentu posluchačům Meteoru:
„Profesor Padgett to rád přirovnává k cyklistickému pelotonu. Ten se obyčejně pohybuje jako jedna vlna. Ale když potřebuje projet zúžením, musí zpomalit, možná někdo někomu dá přednost. Ve výsledku kterýkoli z cyklistů dojede do cíle později, než kdyby v cestě nestálo vůbec nic.“
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
