Hun kan styre lysets hastighet

Den danske Harvard-professoren Lene Vestergaard Hau kan bremse lys, få det til å stoppe helt, for så å starte opp igjen.
Under den årlige Onsager-forelesningen på NTNU forklarte Lene Vestergaard Hau hvordan hun hadde fått til å bremse, stanse og omforme lys til materie. 
        
            (Foto: KRISTOFFER FURBERG)

Under den årlige Onsager-forelesningen på NTNU forklarte Lene Vestergaard Hau hvordan hun hadde fått til å bremse, stanse og omforme lys til materie.  Foto: KRISTOFFER FURBERG

- Da vi hørte om dette var det vanskelig å tro på, sier konstituert NTNU-rektor og fysikkprofessor Anne Borg.

Fredag sørget Hau for at en forelesningssal på Gløshaugen, som i utgangspunktet har plass i overkant av 200 mennesker, var fylt med tilhørere stående i trapper og langs vegger.

- Guddommelige proporsjoner

- Jeg har sett fram til dette en god stund. Noen ganger i historien gjør vitenskapsfolk et gjennombrudd av nærmest guddommelige proporsjoner. Det mener jeg Hau har gjort. Hun har gjort noe Einstein mente var umulig, sa Borg i innledningen til forelesningen.

Hau har i flere år vært nevnt i spekulasjonene rundt tildelingene av nobelpriser i fysikk og har blant en rekke priser og tildelinger fått MacArthur Fellowship, også kalt genistipendet. Senest i januar ble Hau tildelt en internasjonal forskningspris på 5 millioner kroner fra Olav Thon Stiftelsen.

- Det vi gjør er å lage lys om til stoff, og vi skaper et presist stoffavtrykk. Så slokker vi lyset og har en fullstendig tro kopi i stoff. Da kan vi se på det, massere det og holde fast i det. Vi kan manipulere lyset mens det er i stofform, og når vi er ferdige med det gjør vi det om til lys igjen, sier Hau til UA.


Konstituert NTNU-rektor og fysikkprofessor Anne Borg (t.v.) omtaler Haus oppdagelse som et gjennombrudd av nærmest guddommelige proporsjoner. 
        
            (Foto: KRISTOFFER FURBERG)

Konstituert NTNU-rektor og fysikkprofessor Anne Borg (t.v.) omtaler Haus oppdagelse som et gjennombrudd av nærmest guddommelige proporsjoner.  Foto: KRISTOFFER FURBERG

Bremset, stanset og omformet til materie

Kvantefysikk består av teorier som beskriver de grunnleggende partiklene, atomer, molekyler og faste stoffers oppbygging og virkemåte og hvordan de kan påvirke hverandre.

Hau tror oppdagelsene hennes vil få betydning for blant annet kvanteinformasjonsproseser, kvantedatamaskiner og kryptografering.

En kvantedatamaskin utfører logiske operasjoner på data basert på kvantemekaniske prosesser, ifølge Store norske leksikon (SNL). En vanlig datamaskin jobber basert på bits, med verdiene 0 eller 1. Kvantedatamaskiner er basert på kvantebit som kan være i en blandingstilstand av 0 og 1. Noen typer beregninger, for eksempel søking, kan utføres mye raskere enn beregninger på en vanlig datamaskin, ifølge SNL. Kvantedatamaskiner er foreløpig i hovedsak veldig primitive. Onsdag denne uken hevdet imidlertid Google at de har gjort et stort gjennombrudd. Googles forskere sier de har fullført en utregning som en tradisjonell superdatamaskin ville brukt tusener av år på, på kun noen få minutter, ifølge NTB.

Det var allerede i 1999 Hau ledet et Harvard-team som greide å bremse lyset til 17 meter i sekundet. Lysets hastighet i vakum er cirka 300 000 kilometer i sekundet. To år senere greide de å stanse lyset fullstendig i en periode, og senere greide de å omforme lyset til materie og tilbake til lys igjen.

Under den årlige Onsager-forelesningen på NTNU forklarte Hau hvordan hun hadde fått til dette.

Onsager-forelesningene har vært arrangert siden 1993, og skal hedre akademikeren og vitenskapsmannen Lars Onsager. Det er alltid tungt meritterte forskere på høyeste internasjonale nivå innen kjemi, fysikk eller matematikk som holder forelesningen. 25-årsjubileet i fjor var et unntak da nobelprisvinnerne May-Britt Moser og Edvard Moser holdt foredraget, for nevrovitenskap er ikke direkte et Onsager-fagfelt.

Geniet Onsager skal for øvrig ha vært både en dårlig formidler og en usedvanlig dårlig foreleser. Hvor god foreleser Hau er, skal vi ikke forsøke å vurdere, men foredraget levnet ingen tvil om at det hun driver med er avansert.

Ekstremt lav temperatur

Innledningsvis forklarte Hau at lys kan bremses i lav temperatur, men at et kjøleskap ikke holder. Hun bruker en atomkjøler som måler tre ganger fem meter og to millioner sodiumatomer.

- Mye av tiden vår på laboratoriet går med på å bygge og ordne oppsettet vårt, mens kun en liten del går med til selve eksperimentene, forklarte Hau.

Deretter ble foredraget vesentlig mer avansert. Hau forklarte blant annet om teknikkene for å kjøle ned og bli kvitt de mest aktive atomene. Dannelse av Bose-Einstein-kondensat er sentralt. Dette skjer på en temperatur ned mot 1/1 000 000 av en grad over absolutt nullpunkt. Hau forklarte videre at kondensatet fanges av magneter. I selve eksperimentet er kondensatet plassert i et vakumkammer og det skytes laserlys fra siden for å bremse lyspulsene som treffer kondensatet.

Atomkjøleren står sentralt i Haus eksperimenter. 
        
            (Foto: KRISTOFFER FURBERG)

Atomkjøleren står sentralt i Haus eksperimenter.  Foto: KRISTOFFER FURBERG

Når forskerne etter hvert har klart å skape et stoffavtrykk av lyspulsene kan denne flyttes og gjenskapes.

- Hvis jeg tok med meg stoffavtrykk i kofferten min og tok den med meg til en som hadde et annet kondensat, kunne vi regenerert lyset, forklarte Hau og fortsatte:

- Men når du først har lyset, hvorfor ikke manipulere det? Hvor mye vi kan manipulere er veldig avhengig av hvor lenge vi kan holde på stoffavtrykket. Først klarte vi noen millisekunder, så et sekund. Vi har forskjellige triks for å øke tiden. Vi må minimere kollisjonene mellom atomene i stoffavtrykket og kondensatet, sa Hau.

Dannelsen av Bose-Einstein-kondensat nødvendig for å kunne stanse lyset. 
        
            (Foto: KRISTOFFER FURBERG)

Dannelsen av Bose-Einstein-kondensat nødvendig for å kunne stanse lyset.  Foto: KRISTOFFER FURBERG

Startet med Lego

Etter foredraget stilte Hau opp til en samtale med Anne Borg. Borg ville vite hva som ledet Hau inn på det eksperimentelle arbeidet hun har drevet med.

- Da jeg holdt på med doktorgraden min brukte jeg mye tid på å undersøke andre områder innen fysikken, for jeg likte å sammenligne det jeg drev på med med andre felt. Da ble jeg klar over at noen brukte laser for å kjøle ned atomer til veldig lave temperaturer. Det synes jeg var veldig fascinerende. Når Bose-Einstein-kondensatorer kom, fikk jeg veldig lyst til å få hendende mine på en slik. Vi begynte å diskutere om vi kunne bremse ned lyset, svarte Hau.

Hun fortalte videre at hun var svært glad i å bygge som barn, både med Lego og tre.

- Hvorfor valgte du teoretisk fysikk? spurte Borg.

- Jeg ville egentlig være en eksperimentalist, men så ble jeg så interessert i de teoretiske ideene. Jeg fortsatte bare å tenke og ble en teoretiker.

Lars Onsager:
  • Lars Onsager ble uteksaminert som sivilingeniør i kjemi fra Norges Tekniske Høiskole i 1925 og gjorde siden akademisk karriere i USA. Han var en faglig pioner innenfor både fysikk og kjemi, og ble nominert til nobelpris i begge disse fagene.
  • Lars Onsager fikk nobelprisen i kjemi i 1968.
  • Onsager startet sin vitenskapelige karriere som student i kjemi ved NTH, og tok sin grad som sivilingeniør i fysikk 1925.
  • Lars Onsager-forelesningen ved NTNU er en offentlig publisert forelesning holdt av en forsker av aller høyeste internasjonale anerkjennelse innen fagområdene kjemi, fysikk eller matematikk.
UA vil gjerne ha dine kommentarer. Kommentarer fra anonymiserte brukere og kommentarer med personangrep vil bli slettet. Kommentarer som inneholder lenker må godkjennes manuelt. Det kan derfor ta noe tid før slike kommentarer dukker opp i kommentarfeltet.
comments powered by Disqus
Siste fra forsiden

Etiopiske søkere får avslag:

- Det er ingen ny praksis fra UDI

Hittil i år har 74 prosent av de etiopiske søkerne fått tillatelse til å studere i Norge, opplyser UDI.

Skogestad hedret for fremragende bidrag

Professor Sigurd Skogestad ved NTNUs Institutt for kjemisk prosessteknologi ble hedret i Orlando.

NTNUs ærespris til Sælid

Steinar Sælid er tildelt NTNUs ærespris for 2019.

NTNU ber studenter i Hongkong reise hjem

NTNU følger eksemplet til UiB, KTH og DTU. Ber utvekslingsstudenter i Hongkong om å komme hjem.