Net ve doğrudan bir cevapla başlayalım. Boşlukta ilerleyen iki fotonun birbirini kovalamacada yakalaması mümkün değildir çünkü her iki foton da evrenin mutlak hız limiti olan ışık hızıyla hareket eder. İki aracın hız sabitleyicisini tam aynı değere alıp otobanda peş peşe gitmesi gibi düşünebilirsiniz, arkadaki selektör yaksa bile öndekine asla yetişemez. Üstelik fotonlar kütlesiz ve elektrik yükü taşımayan sakin yolculardır. Normal koşullarda birbirlerinin içinden adeta hayalet gibi geçip giderler, çarpışıp kaza yapmazlar.
Lene Hau ve ekibinin meşhur deneyinde ışığın durdurulması ise boşlukta değil, aşırı soğutulmuş sodyum atomlarından oluşan özel bir ortamda, yani bir Bose Einstein yoğunlaşmasında gerçekleşti. Burada olan şey aslında fotonun aniden el frenini çekmesi değildir. Işık dalgasının taşıdığı kuantum bilgisi atom bulutunun içine aktarılır. Yani ışık, atomik bir uyarılmaya dönüştürülüp geçici olarak depolanır ve kontrol lazeri tekrar açıldığında kaldığı yerden yoluna devam eder. Böyle bir ortamda ışığın grup hızı saatte birkaç kilometreye kadar düşürülebildiği için arkadan gelen farklı bir sinyalin öndekine yetişmesi teknik olarak kurgulanabilir, fakat bu durum fotonların birbirine toslayıp kaynaşması anlamına gelmez.
Dalgalardaki sönümleme ve güçlendirme meselesine gelirsek, fotonlar dalga parçacık ikiliği gereği kesinlikle girişim yaparlar. İki ışık dalgası üst üste bindiğinde dalga tepeleri ve çukurları birbirini güçlendirebilir veya tamamen sıfırlayabilir. Ancak burada çok kritik bir detay vardır. Sönümleyici girişim gerçekleştiğinde fotonlar birbirini yok etmez. Tıpkı aynı evde iki kardeşin televizyon kumandası için zıt yönlere asılıp kumandayı hareketsiz bırakması ama kumandanın yok olmaması gibi bir durumdur. Kuantum mekaniğinde yıkıcı girişim, fotonun o karanlık noktada bulunma olasılığını sıfıra indirir. Enerji yok olmaz, yapıcı girişimin olduğu aydınlık bölgelere yeniden paylaştırılır.
Peki fotonlar birbirini hiç mi hissetmez derseniz, standart kuantum elektrodinamiğinde fotonların doğrudan çarpışması ancak olağanüstü yüksek enerjilerde ve sanal parçacık çiftleri üzerinden çok küçük bir ihtimalle gerçekleşir. Fenerleri birbirine tuttuğunuzda ışık huzmelerinin birbirini görmezden gelip dümdüz geçmesi bundandır. Fakat son yıllarda laboratuvarlarda Rydberg atomları gibi aşırı doğrusal olmayan optik ortamlar kullanılarak iki fotonun birbiriyle etkileşime girmesi, hatta "fotonik molekül" adı verilen yapılar oluşturması sağlandı. Kısacası fotonların birbirini yakalaması veya el ele tutuşması için boş uzay değil, arabuluculuk yapacak çok özel bir atomik ortam gerekir.
Kaynaklar
-
Lene Vestergaard Hau, S. E. Harris, Zachary Dutton, Cyrus H. Behroozi. Light Speed Reduction To 17 Metres Per Second In An Ultracold Atomic Gas. Alındığı Yer:
| Arşiv Bağlantısı
-
Ofer Firstenberg, Thibault Peyronel, Qi Yu Liang, Alexey V. Gorshkov, Mikhail D. Lukin, Vladan Vuletic. Attractive Photons In A Quantum Nonlinear Medium. Alındığı Yer:
| Arşiv Bağlantısı