محققان تبریزی روش جدید کنترل سرعت انتشار نور را ارائه کردند

به گزارش خبرنگار مهر در تبریز، مصطفی صحرایی در خصوص این پروژه گفت: با توجه به اهمیت موضوع سرعت نور در خلاء تحقیقات بسیار وسیعی برای مطالعه انتشار نور با سرعت های بیشتر (فرا سرعت) یا کمتر (فرو سرعت) از سرعت نور درخلا انجام گرفته و محیط های اتمی متفاوت با آرایش های متنوعی نیز برای آن ارائه شده است.

صحرایی این مطالعات را در قالب طرح پژوهشی تحت عنوان انتشار پالس نوری در محیط اتمی و مطالعه سویج زنی از پاشندگی نرمال به غیر نرمال عنوان کرد.

وی با اشاره به سیر تحولات علمی صورت گرفته در این حوزه و ارائه نظریات سرعت گروه در محیط های پاشندگی عادی و غیر عادی اظهار داشت: در سال های اخیر انتشار موج الکترومغناطیس و مطالعه تغییرات آن در یک محیط پاشنده به موضوع بسیار مهم در اپتیک کوانتومی تبدیل شده است.

صحرایی که مجری این طرح پژوهشی بوده با بیان اینکه برپایه تحقیقات صورت گرفته نشان داده شده است که انتشار موج الکترومغناطیس در محیط پاشنده عادی با سرعت گروه کمتر از سرعت نور در خلاء (فرو سرعت) صورت می گیرد، گفت: در حالیکه سرعت انتشار پالس در محیط پاشنده غیر عادی فراسرعت نور است.

صحرایی با اشاره به اینکه مفهوم کاهش سرعت نور اولین بار توسط هریس و همکارانش بطور تجربی مورد مطالعه قرار گرفته و در گزارش اولیه، سرعت گروه حتی در بخارات روبیدیم به هشت متر بر ثانیه نیز رسیده است، گفت: از طرفی بر اساس نظریه نسبیت هیچ شیء مادی نمی تواند سرعت بیشتر از سرعت نور در خلاء داشته باشد ولی در عین حال پروژه هایی وجود دارند که سرعت های بیشتر از سرعت نور را گزارش داده اند.

وی با اشاره به اینکه موضوع فرا سرعت نور در تناقض با اصل علیت نیست، خاطرنشان کرد: در واقع وجود ناحیه پاشنده غیر عادی و غیر اتلافی نتیجه روابط کرامر- کرونینگ برای انتشار امواج الکترومغناطیسی است که طبق تعریف، سرعت سیگنال نوری بعنوان سرعت در نصف شدت ماگزیمم در نقطه ای در لبه جلویی بسته موجی تعریف می شود و این سرعت در محیط پاشنده غیر عادی بیشتر از سرعت گروه در خلاء است.

صحرایی با بیان اینکه تاکنون دیده نشده است که این سرعت بیشتر از سرعت نور در خلاء باشد، گفت: بر همین اساس این موضوع مطرح شده است که آیا می توان در یک آزمایش سرعت نور را از فرو سرعت نور به فرا سرعت نور و بالعکس تغییر داد که در این راستا آگراوال و همکارانش کنترل سرعت نور از فرو سرعت به فراسرعت نور را با استفاده از دامنه میدان محرک (فرکانس رابی) در یک محیط پاشنده غیر عادی با اعمال یک میدان محرک قوی اضافی پیشنهاد کرده اند که البته چنین کنترلی توسط توان لیزر کوپل کننده در اتم سزیم بطور تجربی نیز مشاهده شده است.

وی با اشاره به پیشرفتهای روز افزون در حوزه انتقال اطلاعات و حفاظت اطلاعات ارسال شده، لزوم مطالعات بیشتر در این زمینه را یادآور شد و گفت: برقراری ارتباطات سریع در مخابرات و حفظ اطلاعات ارسال شده در حوزه نظامی و صنعتی باعث شده است که فوتون ها بعنوان عامل اصلی در انتقال اطلاعات محسوب شوند.

صحرایی با بیان اینکه در این میان ارتباطات بین ماهواره ای و بین ماهواره و زمین بر اهمیت این موضوع می افزاید، اظهار داشت: بر همین اساس گروه فوتونیک فیزیک و مخابرات پژوهشکده فیزیک کاربردی و ستاره شناسی دانشگاه تبریز مطالعات خود را در زمینه مخابرات فوق سریع متمرکز کرده است.

وی با بیان اینکه موضوع انتشار نور در محیط های اتمی و کنترل آن از فرا سرعت به فرو سرعت برای اولین بار در ایران با ارایه مقاله وی در Phys. Rev. A در سال 2004 آغاز شده است، گفت: از آن زمان تاکنون این موضوع در طرح های تحقیقاتی مختلف و مقالات متعدد مورد بررسی قرار گرفته است که نتیجه آن اتمام چهار طرح تحقیقاتی و ارائه 21 مقاله ISI در مجلات بین المللی و بیش از 40 مقاله در کنفرانس های داخلی و خارجی بوده است که به علت کاربردهای وسیع این مطالعات در حوزه مخابرات و پیام های ماهواره ای انتظار می رود زمینه اخیر با شتاب بیشتر در کشور دنبال می شود.

به گفته صحرایی در طرح اخیر نیز روش جدیدی بر پایه تداخل کوانتومی برای کنترل سرعت انتشار نور ارائه شده است که ادامه مطالعات انجام یافته در طرح و مقالات قبلی است.

وی افزود: در این طرح با ارائه راهکارهای مناسب جهت تغییر سرعت انتشار نور از فروسرعت به فرا سرعت و بالعکس میزان جذب نور هنگام انتشار نیز به شدت کاهش داده شده است که این امر امکان عملیاتی کردن مطالعات اخیر بصورت تجربی را میسر می سازد.

صحرایی با بیان اینکه در طرح حاضر انتشار باریکه ضعیف کاوشگر در سیستم اتمی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده شده است که با کنترل دامنه، فاز میدان‌های محرک، دمش ناهمدوس، اثر تداخل کوانتومی می توان سرعت انتشار پالس نوری را کنترل کرد، گفت: نتایج بدست آمده از این مطالعات نشان می دهد که تحت شرایطی و با انتخاب پارامترهای مناسب میتوان جذب محیط را تقریباً به صفر رسانید که در چنین حالتی باریکه کاوشگر با سرعت بیشتر از سرعت گروه و بدون اینکه بطور قابل ملاحظه‌ای در محیط جذب شود منتشر خواهد شد.

به گفته وی نتیجه تحقیقات اعضای این گروه منجر به چاپ دهها مقاله در سال های اخیر شده است.

صحرایی با بیان اینکه تغییرات سرعت نور در انتقال اطلاعات و مخابرات کاربردهای فراوانی دارد یادآور شد: بر همین اساس در این طرح موضوع کنترل سرعت انتشار پالس در محیط های عایق نیز مورد بحث قرار می گیرد.

وی با اشاره به اینکه از طریق مطالعه رفتار دینامیکی، زمان سوییچ زنی از فرا سرعت نور به فروسرعت نور در این طرح نیز مورد بررسی قرار گفته است، گفت: تعیین دقیق زمان سوییچ زنی از نظر کاربرد آن بعنوان سوییچ اپتیکی موضوع بسیار مهمی به شمار می رود و نظر به اینکه سوییچ اپتیکی نسبت به سوییچ الکترونیکی سریعتر انجام می گیرد، بنابراین سیستم اخیر می تواند در مخابرات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد.

این طرح پژوهشی با اعتباری بالغ بر 80 میلیون ریال توسط مصطفی صحرایی رئیس پژوهشکده فیزیک کاربردی و ستاره شناسی دانشگاه تبریز با همکاری دکتر رضا خردمند عضو هیئت علمی دانشگاه تبریز طی مدت دو سال در این پژوهشکده به انجام رسیده است.

انتشار 32 مقاله ISI، اتمام 12 طرح تحقیقاتی، ارایه بیش از 50 مقاله در کنفرانس های داخلی و بین المللی از دیگر سوابق علمی و پژوهشی مصطفی صحرایی است.