Μια ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Ντάρμσταντ απέδειξε για πρώτη φορά ότι άτομα που βρίσκονται σε πλήρη αταξία και συνεχή κίνηση μπορούν να εκπέμψουν συντονισμένα φως προς μία συγκεκριμένη κατεύθυνση. Η σχετική μελέτη δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters.
Από την τυχαία εκπομπή στον συντονισμό
Κανονικά, τα άτομα εκπέμπουν φως ομοιόμορφα και ανεξάρτητα προς όλες τις κατευθύνσεις. Για να επιτευχθεί κατευθυντική εκπομπή, τα άτομα πρέπει είτε να τοποθετηθούν σε ειδικά διαμορφωμένο περιβάλλον είτε να επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω οπτικών στοιχείων. Μέχρι σήμερα, η παραγωγή φωτός προς μία μόνο κατεύθυνση απαιτούσε τη σταθεροποίηση των ατόμων σε συγκεκριμένες δομές.
Στο νέο πείραμα, τα άτομα κινούνται ελεύθερα και άτακτα μέσα σε μια κοίλη οπτική ίνα που τα συνδέει. Μέσω αυτού του κοινού καναλιού, τα άτομα συντονίζονται και δημιουργούν σύντομους, ισχυρούς παλμούς φωτός που διαδίδονται κατά μήκος της ίνας.
Η σπάσιμη της συμμετρίας μέσω της κίνησης
Η επιστημονική ομάδα, με τη συνδρομή πειραμάτων και προσομοιώσεων από το RPTU Kaiserslautern-Landau, έδειξε ότι η ισορροπία εκπομπής προς τις δύο κατευθύνσεις της ίνας μπορεί να μετατοπιστεί σκόπιμα. Αυτό επιτυγχάνεται όταν η ταχύτητα της ατομικής κίνησης προσαρμοστεί στη διάρκεια του παλμού εκπομπής, με αποτέλεσμα περισσότερο φως να κατευθύνεται προς την επιθυμητή πλευρά.
Τα ευρήματα αποδεικνύουν ότι οι ακριβείς δομές και οι διατάξεις ατόμων δεν είναι απαραίτητες για την κατευθυντική εκπομπή φωτός. Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέους δρόμους για την κατασκευή κατευθυντικών πηγών φωτός και προηγμένων οπτικών εξαρτημάτων.
