Læsetid: 4 min.

Lysets mester i mørkets hjerte

27. marts 2000

To svenske og en dansk fysiker spekulerer over, om man kan lave sorte huller her på jorden

Lys og mørke
Den danske fysiker Lene Vestergaard Hau blev udråbt til lysets mester og gjorde international karriere, da hun fik lyset til at bevæge sig så langsomt som en cykel. Det var sidste år, hun ryddede forsiderne med opdagelsen af, at lyset kan bremses ned til kun 61 kilometer i timen - en hastighed, som er 20 millioner gange mindre, end den hastighed, hvormed en anden dansker - Ole Rømer - i 1676 målte lysets hastighed i det tomme rum, nemlig 300.000 kilometer i sekundet. Lene Haus opdagelse viste sig hurtigt at være betydningsfuld, fordi den satte spekulationer i gang, om det kunne være muligt at erstatte en del elektriske strømkredse i for eksempel computere med optiske kontakter, og derved bruge langt mindre strøm.
Hau, som i dag arbejder på Rowland Institute i Boston, samt på Harvard University i USA, forbedrer ustandseligt sin teknik til at bremse lyset:
"Vi er i øjeblikket nede på 50 centimeter i sekundet, så det er en faktor 34 længere nede end sidste år," siger Lene Hau til Information.
Fang lyset
Men nu har to svenskere fået en skør idé: De vil få det langsomme lys til at blive fanget ind i et kunstigt sort hul. Faktisk er de to svenske fysikere, Ulf Leonardt og Paul Piwnicki fra Royal Institute of Technology i Sverige, allerede godt i gang med at bygge et apparat, som skal kunne suge det langsomme lys ned i centrum af bitte små og kunstigt skabte hvirvelstrømme. Håbet er, at man ved hjælp af maskineriet vil kunne undersøge nogle af de mest spekulative naturlove, der indtil videre kun eksisterer på papiret.
Således vil man måske kunne afgøre, om den såkaldte Hawking-stråling eksisterer. Den fortæller, at "det tomme rum" er fyldt med par af virtuelle partikler og antipartikler. De skabes sammen, fjerner sig fra hinanden, og tilintetgøres sammen. Men lige på grænsen til et sort hul (det man kalder begivenhedshorisonten), kan det ene medlem af et virtuelt par falde i hullet, hvorved den anden partner kan undslippe hullet som en rigtig partikel.
Men det kunstige sort hul, som svenskerne vil skabe i laboratoriet, vil måske også være udgangspunktet for en eksperimentel bekræftelse (eller falsifisering) af kvantegravitationen, der er et teoretisk forsøg på at forene Einsteins generelle relativitetsteori med kvantemekanikken.

Hurtigt medie
De ægte sorte huller tiltrækker lys på grund af deres enorme tyngdekraft. Ethvert objekt med en masse laver en krumning i rumtiden, en slags bule i madrassen, således at alle stråler og andre objekter, der nærmer sig, vil bøjes af i forhold til det. Men hvis objektet er så tungt som et sort hul, vil selv det hurtigste lys blive fanget og suget op som et fnug i en støvsuger.
Leonardts og Piwnickis idé (Physical Review Letters, vol. 84, p.822) er derfor ikke at bygge et sort hul, som de findes ude i universet (hvilket da også, hvis det kunne lade sig gøre, straks ville opsluge hele jorden med et enkelt sug), men at bruge Lene Haus teknik til at bremse lyset. De vil så at sige få mediet til at være hurtigere end budskabet.
Man har længe vidst, at lys bevæger sig med forskellige hastigheder i forskellige medier. I vand er lysets fart på cirka tre fjerdedele af, hvad det er i det tomme rum. I glas og i andre stoffer er det endnu mindre.
Men i det såkaldte Bose-Einstein kondensat, der er en besynderlig tilstand, hvor atomer er nedkølet til kun 0,000.000.435 grader over det absolutte nulpunkt (som er -273,15°C), bevæger lyset sig kun med sneglefart. Og hvis man er i stand til at snurre kondensatet hurtigere rundt end det lys, der er indeni, vil det bogstavelig talt blive slugt. Selvfølgelig vil det blive vanskeligt at kontrollere en sådan 'Bose Einstein tornado' i et laboratorium, men Leonardt og Piwnicki mener, at ideen er gennemførlig, så længe lyset er langsomt nok.
Og Lene Hau er med på spøgen: "Det er en virkelig spændende idé," siger hun til New Scientist (18. marts).

Tekniske problemer
I løbet af et par måneder håber Hau på at kunne hjælpe de to svenskere ved at få lysets hastighed ned på kun et par centimeter i sekundet. Men selvom dette skulle lykkes, er der stadig en del tekniske problemer.
De nødvendige kvante-hvirvelstrømme, der skal fange lyset, skal op på en vinkelhastighed på over to meter i sekundet for at fungere efter hensigten, og det er meget: "Jeg er imponeret over to meter i sekundet - det er ret meget," siger Hau.
Derudover vil rotationsbevægelsen bevirke, at kondensatet presses ud til kanten, mens centret vil være tomt, hvorved der ikke vil være noget til at holde lyset fanget.
Men Leonardt tror på at vanskelighederne kan overvindes. Han har givet sig selv fem år til at udviklet et færdigt apparat, der kan accepteres af fysikerkollegerne som et eksperimentelt sort hul. Og så vil man kunne lære mere om de stadig uløste problemer indenfor den moderne fysik. "Det kunne bruges til at lave forudsigelser om kvantegravitation," siger Leonardt.
Også Matt Viser, fra Washington University i St.
Louis, håber, at ideen afføder nye svar: "Det giver os et realistisk håb om, at man kan lave eksperimentelle afprøvninger af enhedsteorien om kvantegravitationen," siger Visser. "Det ville være et stort fremskridt i forhold til den nuværende situation."

Bliv opdateret med nyt om disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Anbefalinger

anbefalede denne artikel

Kommentarer

Der er ingen kommentarer endnu