آیا نور می‌تواند سایه ایجاد کند؟ اکنون به این سؤال که در نگاه اول فلسفی به نظر می‌رسد، پاسخی علمی داده شده است. پژوهشگران نشان داده‌اند در شرایط خاصی پرتو نور لیزر می‌تواند مانند جسم کدر عمل کند و سایه به وجود بیاورد. این کشف نه‌فقط تعریف سنتی سایه‌ها را به چالش می‌کشد، بلکه راه‌های جدیدی برای فناوری‌هایی باز می‌کند که از پرتو لیزر برای کنترل پرتو‌های دیگر استفاده می‌کنند.

به گزارش دیجیاتو، هدایت این تحقیق را دکتر رافائل آبراهائو «Raphael A. Abrahao» از آزمایشگاه ملی بروکهیون «Brookhaven» که پیشتر در دانشگاه اوتاوا فعالیت می‌کرد، بر‌عهده داشته است. وی در‌باره این موضوع توضیح داد:

«ایجاد سایه توسط نور لیزر تا پیش‌از‌این غیرممکن تصور می‌شد؛ زیرا معمولاً نور بدون تعامل از میان نور دیگر عبور می‌کند. این آزمایش اثر اپتیکی بسیار غیرمنتظره‌ای را نشان داده و ما را دعوت به بازنگری در تعریف سایه‌ها می‌کند.»

سازوکار ایجاد سایه توسط لیزر

محققان در مقاله‌ای که در مجله Optica منتشر شده، نشان داده‌اند پرتو لیزر با استفاده از کریستال یاقوت و طول‌موج‌های خاص، می‌تواند نور دیگری را مسدود کرده و سایه‌ای مشهود ایجاد کند. این پدیده به‌دلیل فرایند اپتیکال غیرخطی رخ می‌دهد که در آن نور با ماده به‌صورت وابسته تعامل برقرار می‌کند و بر میدان نوری دیگر تأثیر می‌گذارد.

آبراهائو دراین‌باره می‌گوید: «درک ما از سایه‌ها همواره با درک نور و اپتیک هم‌گام بوده است. این یافته جدید می‌تواند در کاربرد‌هایی مانند سوئیچینگ اپتیکال که در آن نور، حضور یا غیاب نور دیگری را کنترل می‌کند یا در فناوری‌هایی که به کنترل دقیق انتقال نور نیاز دارند، مفید باشد.»

آزمایش و نتایج

این ایده جالب ابتدا از گفتگویی هنگام استراحت میان پژوهشگران آغاز شد. وقتی یکی از آنها اشاره کرد برخی نرم‌افزار‌های سه‌بعدی در شبیه‌سازی‌ها، سایه لیزر را به تصویر می‌کشند، این سؤال پیش آمد که چنین چیزی در دنیای واقعی امکان‌پذیر است؟

برای پاسخ به این سؤال، تیم تحقیقاتی لیزری سبز با توان بالا را از میان مکعبی از جنس کریستال یاقوت عبور دادند و هم‌زمان لیزر آبی دیگری را کنار آن تاباندند. لیزر سبز که وارد یاقوت شد، پاسخ نوری ماده را برای طول‌موج آبی تغییر داد. لیزر سبز مانند جسمی کدر عمل کرد و لیزر آبی به‌جای نور پس‌زمینه عمل می‌کرد.

این تعامل روی صفحه‌ای سایه‌ای انداخت که به‌صورت ناحیه‌ای تاریک در جایی که لیزر سبز نور آبی را مسدود می‌کرد، دیده می‌شد. این اثر نتیجه جذب غیرخطی اپتیکال در کریستال یاقوت است. لیزر سبز جذب اپتیکال لیزر آبی را افزایش داد و منطقه‌ای با شدت نوری کمتر ایجاد کرد که به‌صورت سایه ظاهر شد.

از منظر فناوری این کشف نشان می‌دهد شدت پرتو لیزر عبوری می‌تواند با اعمال پرتو لیزر دیگری کنترل شود. پژوهشگران قصد دارند در آینده این اثر را با مواد و طول‌موج‌های لیزری دیگر بررسی کنند تا کاربرد‌های بیشتری برای آن پیدا کنند.