นักฟิสิกส์ค้นพบวิธีเปลี่ยนวัตถุทึบแสง ให้ "ล่องหน" ได้ในพริบตา! ด้วยพลังฟิสิกส์ควอนตัม… ปกติแล้วเวลาเราฉายแสงไปชนกลุ่มอะตอม แสงมักจะถูกดูดกลืนหรือสะท้อนออก ทำให้เรามองเห็นวัตถุนั้นทึบแสง แต่งานวิจัยในวารสาร Nature เมื่อเดือนเมษายน ปี 2023 ได้เปิดเผยปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์สุดล้ำที่เรียกว่า "ความโปร่งใสที่ถูกเหนี่ยวนำร่วมกัน" (Collectively Induced Transparency หรือ CIT)
.
ทีมนักวิจัยจาก Caltech นำโดย แอนเดร ฟาราออน (Andrei Faraon) และ หมี่ เล่ย (Mi Lei) ได้ทดลองนำกลุ่มอะตอมของธาตุอิตเทอร์เบียม (Ytterbium) ไปขังไว้ใน "โพรงทัศนศาสตร์" (Optical Cavity) ซึ่งเปรียบเสมือนกล่องเก็บแสงขนาดจิ๋วระดับไมครอน แล้วยิงแสงเลเซอร์เข้าไป
.
ผลลัพธ์ที่น่าทึ่งก็คือ เมื่อพวกเขาปรับความถี่และเพิ่มความเข้มของแสงเลเซอร์ถึงจุดหนึ่ง อะตอมที่ควรจะสะท้อนแสงกลับเกิดกระบวนการ "แทรกสอดแบบหักล้าง" (Destructive Interference) อธิบายง่ายๆ คือมันทำงานคล้ายกับ หูฟังตัดเสียงรบกวน (Noise-canceling) แต่เปลี่ยนจากคลื่นเสียงเป็นคลื่นแสงแทน แสงที่สะท้อนออกมาจากอะตอมแต่ละตัวจะพุ่งเข้าหักล้างกันเองจนหมดเกลี้ยง ทำให้กลุ่มอะตอมที่เคยทึบแสงกลายสภาพเป็นวัตถุโปร่งใสที่แสงทะลุผ่านได้ในที่สุด!
.
ผลที่ตามมาคือ กลุ่มอะตอมเหล่านั้นจะหยุดสะท้อนแสงในทันที เปรียบเสมือนการเปิด "หน้าต่างล่องหน" ให้แสงทะลุผ่านช่องว่างนั้นไปได้โดยไม่มีอะไรมาขวางกั้น ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้จากการทำงานร่วมกันของกลุ่มอะตอมจำนวนมหาศาลที่มีความถี่ในตัวเองแตกต่างกัน (Inhomogeneous emitters) ซึ่งความมหัศจรรย์ทางฟิสิกส์นี้จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้เลย หากมีอะตอมเพียงแค่ตัวเดียวหรือมีกลุ่มอะตอมที่จำนวนน้อยเกินไป
.
การค้นพบนี้จะนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยี "หน่วยความจำควอนตัม" (Quantum Memory) ที่ทรงพลังยิ่งขึ้นในอนาคต เพราะมันเปิดทางให้แสงสามารถหอบหิ้ว "ข้อมูลทางควอนตัม" ทะลุผ่านตัวกลางไปได้อย่างปลอดภัย โดยไม่ถูกวัสดุนั้นดูดกลืนหรือกระเจิงทิ้งไประหว่างทาง นอกจากนี้ยังสามารถนำทฤษฎีไปต่อยอดเพื่อสร้างอุปกรณ์ตรวจจับอนุภาคแสงขั้นสูง (ผ่านระบบที่เรียกว่า Waveguide QED) ได้อีกด้วย
[แหล่งอ้างอิง]
[1] Lei, M., Fukumori, R., Rochman, J., Zhu, B., Endres, M., Choi, J., & Faraon, A. (2023). Many-body cavity quantum electrodynamics with driven inhomogeneous emitters. Nature, 617, 271-275.
[2] Cheng, H., & Nie, W. (2024). Collectively induced transparency and absorption in waveguide QED with Bragg atom arrays. arXiv preprint arXiv:240704927.
[3] California Institute of Technology. (2023, April 26). Newly Observed Effect Makes Atoms Transparent to Certain Frequencies of Light. Caltech News.
#วิทยาศาสตร์ #ฟิสิกส์ #ควอนตัม #นวัตกรรม #เทคโนโลยีอนาคต #งานวิจัย #ความรู้รอบตัว #สาระน่ารู้
https://www.facebook.com/share/p/18F2fYAw2i/
✴️ นักฟิสิกส์ค้นพบวิธีเปลี่ยนวัตถุทึบแสง ให้ "ล่องหน" ได้ในพริบตา! ด้วยพลังฟิสิกส์ควอนตัม
.
ทีมนักวิจัยจาก Caltech นำโดย แอนเดร ฟาราออน (Andrei Faraon) และ หมี่ เล่ย (Mi Lei) ได้ทดลองนำกลุ่มอะตอมของธาตุอิตเทอร์เบียม (Ytterbium) ไปขังไว้ใน "โพรงทัศนศาสตร์" (Optical Cavity) ซึ่งเปรียบเสมือนกล่องเก็บแสงขนาดจิ๋วระดับไมครอน แล้วยิงแสงเลเซอร์เข้าไป
.
ผลลัพธ์ที่น่าทึ่งก็คือ เมื่อพวกเขาปรับความถี่และเพิ่มความเข้มของแสงเลเซอร์ถึงจุดหนึ่ง อะตอมที่ควรจะสะท้อนแสงกลับเกิดกระบวนการ "แทรกสอดแบบหักล้าง" (Destructive Interference) อธิบายง่ายๆ คือมันทำงานคล้ายกับ หูฟังตัดเสียงรบกวน (Noise-canceling) แต่เปลี่ยนจากคลื่นเสียงเป็นคลื่นแสงแทน แสงที่สะท้อนออกมาจากอะตอมแต่ละตัวจะพุ่งเข้าหักล้างกันเองจนหมดเกลี้ยง ทำให้กลุ่มอะตอมที่เคยทึบแสงกลายสภาพเป็นวัตถุโปร่งใสที่แสงทะลุผ่านได้ในที่สุด!
.
ผลที่ตามมาคือ กลุ่มอะตอมเหล่านั้นจะหยุดสะท้อนแสงในทันที เปรียบเสมือนการเปิด "หน้าต่างล่องหน" ให้แสงทะลุผ่านช่องว่างนั้นไปได้โดยไม่มีอะไรมาขวางกั้น ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้จากการทำงานร่วมกันของกลุ่มอะตอมจำนวนมหาศาลที่มีความถี่ในตัวเองแตกต่างกัน (Inhomogeneous emitters) ซึ่งความมหัศจรรย์ทางฟิสิกส์นี้จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้เลย หากมีอะตอมเพียงแค่ตัวเดียวหรือมีกลุ่มอะตอมที่จำนวนน้อยเกินไป
.
การค้นพบนี้จะนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยี "หน่วยความจำควอนตัม" (Quantum Memory) ที่ทรงพลังยิ่งขึ้นในอนาคต เพราะมันเปิดทางให้แสงสามารถหอบหิ้ว "ข้อมูลทางควอนตัม" ทะลุผ่านตัวกลางไปได้อย่างปลอดภัย โดยไม่ถูกวัสดุนั้นดูดกลืนหรือกระเจิงทิ้งไประหว่างทาง นอกจากนี้ยังสามารถนำทฤษฎีไปต่อยอดเพื่อสร้างอุปกรณ์ตรวจจับอนุภาคแสงขั้นสูง (ผ่านระบบที่เรียกว่า Waveguide QED) ได้อีกด้วย
[แหล่งอ้างอิง]
[1] Lei, M., Fukumori, R., Rochman, J., Zhu, B., Endres, M., Choi, J., & Faraon, A. (2023). Many-body cavity quantum electrodynamics with driven inhomogeneous emitters. Nature, 617, 271-275.
[2] Cheng, H., & Nie, W. (2024). Collectively induced transparency and absorption in waveguide QED with Bragg atom arrays. arXiv preprint arXiv:240704927.
[3] California Institute of Technology. (2023, April 26). Newly Observed Effect Makes Atoms Transparent to Certain Frequencies of Light. Caltech News.
#วิทยาศาสตร์ #ฟิสิกส์ #ควอนตัม #นวัตกรรม #เทคโนโลยีอนาคต #งานวิจัย #ความรู้รอบตัว #สาระน่ารู้
https://www.facebook.com/share/p/18F2fYAw2i/