Kamera koja snima 1 trilion slika (frejmova) u sekundi, prati kretanje fotona kroz prostor

Istraživači sa MIT-a (baš neko vreme nismo pisali o toj instituciji) su razvili novi sistem za dobavljanje vizuelnih podataka – trilion slika u sekundi (1 000 000 000 000 = 1012)! Treba imati na umu da je video ili film koji gledamo, u stvari, niz statičnih fotografija ili slika i to sa učestalošću od 24 do 30 sličica u sekundi. Dakle, novi sistem, sa tolikim brojem slika u sekundi, omogućava pomalo neverovatne stvari. Zahvaljujući novoj aparaturi, snimljen je mali segment svetlosti kako putuje kroz plastičnu flašu, odbija se na poklopcu na vrhu, da bi se, potom, vratio ka njenom dnu.

Doktor Andreas Velten, levo, i njegov kolega profesor Rameš Raskar sa eksperimentalnom postavkom koju su koristili da bi proizveli usporeni snimak odbijanja svetlosti kroz plastičnu bocu.

Postdoktorant Andreas Velten (Andreas Velten), član razvojnog tima pomenutog sistema, naziva ga „ultimativnim“ u domenu slow-motion-a (usporenog kretanja). „Sada, ne postoji i jedna stvar u svemiru koja je prebrza za ovu kameru.“ tvrdi on.

Ceo sistem se bazira na skoro razvijenoj tehnologiji koja se zove streak kamera, ali iskorišćena na pomalo neočekivani način. Otvor na samoj kameri je uzak usek. Čestice svetlosti – fotoni – ulaze u kameru kroz taj otvor i bivaju konvertovane u elektrone, koji prolaze kroz električno polje koje ih odbija. Pravac odbijanja je normalan (ortogonalan) na pravac po kome se prostire ulazni usek. Kako se električno polje menja vrlo brzo, ono više odbija fotone koji dolaze kasnije od onih koji dolaze ranije.

Slika koju kamera proizvede je, stoga, dvodimenzionalna, ali samo jedna od dimenzija (ona koja predstavlja smer i pravac useka) je prostorna. Druga dimenzija, zavisna od ugla odbijanja, je vreme. Dobijena slika predstavlja vreme dolaska fotona koji prolazi kroz jednodimenzionalno parče prostora.

Kamera je namenjena za eksperimente gde svetlost prolazi ili se emituje od strane hemijskih uzoraka. Kako su hemičari, uglavnom, zainteresovani za talasnu dužinu svetlost koju uzorak upije ili kako se emitovana svetlost menja tokom vremena, činjenica da kamera registruje samo jednu prostornu dimenziju je irelevantna.

To predstavlja ozbiljnu manu kod video kamere. Da bi proizveli super spori video, Velten i profesor Rameš Raskar (Ramesh Raskar) i profesor hemije Moungi Bavendi (Moungi Bawendi), moraju stalno iznova raditi isti eksperiment, a da pri svakom novoj iteraciji malo pomere ugao kamere. Na ovaj način, dobija se dvodimenzionalna slika koja se polako sastavlja iz mnoštva horizontalnih linija. (Ovo je sistem po kome se stvara slika na televizorima starije generacije)

Sinhronizovanje kamere i lasera, koji generiše svetlosni impuls, da bi se dobilo isto vreme ekspozicije, zahteva aparaturu sastavljenu od sofisticirane optičke opreme i vrlo fine mehaničke kontrole. Svetlosti je dovoljna samo nano sekunda (10-9s) da prođe kroz flašu, ali je zato potrebno oko sat vremena da se prikupe svi neophodni podaci koji čine konačni snimak. Zbog toga, Raskar ceo sistem zove „Najsporija najbrža kamera na svetu“.

Svetlost u pokretu: Kombinovanjem savremene optičke opreme i tehnike rekonstrukcije dobijamo prikaz prostiranja svetlosti, putem periodičnog uzorkovanja.

Matematički proračun

Posle jednog sata, istraživači imaju na hiljade setova podataka, gde svaki od njih sadrži jednodimenzionalni podatak o poziciji fotona nasuprot njegovom vremenu dolaska. Raskar, Velten i ostali u timu su razvili algoritam koji dobijene setova podataka (sirovi rezultati) pretvara  u dvodimenzionalne slike.

Sama kamera i laserski generator svetlosnih impulsa (oba uređaja spadaju u domen vrhunske tehnologije) imaju zajedničku vrednost od 250000 (25×104) američkih dolara. Njih je obezbedio Bavendi, pionir u istraživanju kvantnih tačaka: sitne poluprovodničke čestice koje emituju svetlost, a imaju veliki potencijal u realizaciji kvantnih kompjutera, video tehnologiji, proizvodnji solarnih ćelija i u mnoštvu drugih naučnih i tehnoloških oblasti.

Ovo je samo početak.

Kamera sa trilion slika u sekundi, koja je predstavljena na dva naučna skupa (Optical Society’s Computational Optical Sensing and Imaging i Siggraph) je samo najava za novi projekat koji sprovodi Camera Culture grupa. Sledeći u nizu poduhvata ove grupe je kamera koja vidi iza ugla. Ova kamera koristi odbijanje svetlosti da bi stvorila sliku. Primer bi bio, da se snima svetlosni odraz zida koji se nalazi nasuprot vratima. Metoda bi se oslanjala na merenju različitih vremena odbijanja fotona. Oba sistema snimanja koriste izuzetno kratke emisije lasera i streak kamere, ali ostala aparatura i algoritmi se moraju praviti za svaki poduhvat posebno.

Pošto je za snimanje izuzetno brzih događaja potrebno snimati više puta isti „kadar“, na ovaj način se ne može zabeležiti fenomen koji se ne može identično ponoviti. Praktična primena ovakvog sistema se onda svodi na situaciju kada je način odbija svetlosti, sam po sebi, korisna informacija. To bi značilo upotrebu ove metode prilikom ispitivanja fizičke strukture neorganskih i živih materijala (tkiva) – „kao ultra zvuk sa svetlošću“, pojednostavljuje Raskar.

Kao neko ko je dugo istraživač u domenu kamera, Raskar, takođe ističe potencijal u razvoju fleševa za kamere. „Konačni cilj (san) je, kako napraviti studijsko svetlo sa kompaktnim izvorom svetlosti? Kako ja mogu uzeti u ruke prenosivu kameru koja na sebi nosi maleni fleš, a da stvorim iluziju da prilikom snimka imam sve one pomoćne sprave kao što su kišobrani, odbijajuće table, fokusirana svetla itd?“ pita Raskar. „Sa našim ultra brzim snimanjem, mi možemo analizirati kako fotoni putuju kroz okolni prostor. Po sprovedenoj analizi možemo stvoriti novu fotografiju, stvarajući iluziju u kojoj su fotoni imali svoje izvorište negde drugde.“

Možemo videti progresivnu sintezu foto grafa. Kodiranjem (popisivanjem) boja u svim slikama i njihovim potonjim sumiranjem možemo stvoriti jedinstveni dugin talasni front.

Hm, manipulacija fotografije, kao da nemamo dovoljno alata za tako nešto.

„Ovo je vrlo interesantan rad. Vrlo sam impresioniran“, kaže Nils Ambramson (Nils Ambramson), profesor primenjene holografije pri Kraljevskom Švedskom institutu za tehnologiju. Tokom sedamdesetih godina prošlog veka, Abramson je uveo novu tehniku koju su nazvali light-in-flight holografija (svetlost u letu), koja je dovela do toga da je bilo moguće napraviti fotografije svetlosnih talasa pri učestanosti od 100 milijardi (1011) slika (frejmova) u sekundi.

Zaista, Velten kaže „Kako se foton odbija po sceni on gubi na svojoj koherenciji. Samo ne koherentni sistem detekcije, kao naš, može primetiti te fotone.“ A ti fotoni, Velten kaže, mogli bi dozvoliti istraživačima da „nauče više o osobinama materijala koje ispituju i šta se nalazi ispod njihove površine. Pošto vidimo te fotone, možemo, zahvaljujući njima, videti unutar objekata – na primer, za pregled tkiva, u medicinske svrhe ili u procesu identifikacije materijala.“

„Iznenađen sam da metod koji sam ja koristio, više nije popularan.“ Abramson dodaje. „Osećao sam se usamljeno. Vrlo mi je drago da je još neko uradio nešto slično. Verujem da postoji mnogo stvari koje se mogu otkriti kada sprovedete ovakvo istraživanje na samoj svetlosti.“

Higs-ov bozon – Da li se potraga za ovom česticom bliži kraju?

Prvo, dopustimo mladom entuzijasti da nas uvede u temu. 🙂

Cenjeni naučnik koji radi u laboratoriji za fiziku čestica pri Cernu je izjavio (za BBC) da on očekuje „prve tragove“ Higgsovog bozona tokom naredne nedelje!

Deluje da je potraga za misterioznom elementarnom česticom ušla u završnu fazu.

Ako je tako (tačnije, ako pokažu postojanje čestice koja ima osobine nagoveštenog Higgsovog bozona),  to će predstavljati značajno dostignuće svih naučnih timova koji rade oko velikog hadronskog sudarača (LHC – Large Hadron Colider)

Unutar ove velike aparature proizvode se direktni (čeoni) sudari fotona, a u ostacima tih kolizija, naučnici se nadaju, naći će potvrdu postojanja Higgsovog bozona.

Tipičan događaj-kandidat unutar LHC-a: dva fotona čije se energije mere uz pomoć CMS elektromagnetnog kalorimetra. (označeni su crvenom bojom). Po njihovom sudaru nastaju nove čestice čiji tragovi su označeni žutom bojom. Svetlo plava boja predstavlja zapreminu CMS kristalnog kalorimetra.

Ovu česticu, o kojoj naučnici već decenijama pričaju, nije uopšte lako definisati, ali njeno postojanje (koje još treba dokazati) nam pomaže da shvatim zašto čestice imaju masu.

Potera za ovom važnom česticom je postala centralni motiv moderne fizike. To je sasvim drugačija priča od neočekivane vesti o kretnju neutrina brzinom većom od brzine svetlosti, koja je bila objavljena septembra meseca ove godine. Ta vest i dalje zbunjuje fizičare širom sveta, i već neko vreme je u fokusu.

Narastajući osećaj uzbuđenja

Sledećeg utorka, dva nezavisna tima naučnika će otkriti rezultat koji će se pokazati iz mnoštva sirovih podataka koji su dobijeni prilikom poslednjih eksperimenata koji su sprovedeni u Velikom Hadronskom Sudaraču. Predstavnik jednog od timova ističe da su samo tokom ove godine izvršili (i istražili) oko 350 triliona sudara, od kojih samo desetak mogu predstavljati pouzdan trag za potvrdu postojanja Higgsove čestice.

Profesor Džon Elis (John Ellis): „Mi živimo sa Higsovom teorijom već gotovo 50 godina… Postala je naša potraga za svetim gralom!“

Sve do određenog dana, timovi svoje rezultate ne objavljuju, ali na različitim blogovima koji se bave fizikom i u kantini u samom Cernu, vode se vrlo žive diskusije o mogućnosti otkrivanja čuvenog bozona, i samim tim u direktniji uvid u pojam mase, sa stanovišta fizike.

Tablica je uskoro popunjena?

Timovi su skoncentrisani na one energetske oblasti gde bi se mogao nalaziti Higsov bozon. Očekuju da ga nađu u intervalu između 120 i 125 GeV (giga-elektro-volti).Treba znati da 1 GeV predstavlja masu protona.

Profesor Džon Elis, bivši vođa tima teoretskih fizičara u Cern-u, je izjavio Suzani Vats (Susan Watts) koja vodi blog Newsnights science, da postoji narastajući osećaj uzbuđenja u samom Cern-u. Sve, zbog tog ključnog sastanka, koji će se desiti sledećeg utorka.

„Mislim da ćemo dobiti prve tragove. Eksperimenti koji su sprovedeni sa LHC-om su imali svoje dobre i loše trenutke, kada je u pitanju potraga za ovom česticom. Može se desiti da ima masu koja je nekoliko stotina puta veća od mase protona, ali to deluje malo verovatno, onda postoji veliki među prostor gde znamo da ne može biti, i na kraju postoji interval malih masa gde, u stvari, očekujemo da je sretnemo. Deluje, da se, baš tu, pojavljuju neki nagoveštaji.. a šta oni predstavljaju – to ćemo saznati u utorak.“

Profesor Elis, koji se sada gostujući profesor u Cern-u, je izjavio za Newsnight science da pronalazak Higgsove čestice predstavlja veliku stvar za modernu fiziku.

„Trenutno važeći model je onaj koji zovemo Standardni Model, koji opisuje fiziku osnovnih (fundamentalnih) čestica. Može te ga zamisliti (Standardni Model) kao jednu ogromnu slagalicu, ali kojoj nedostaje jedna deo, baš u sredini. Tražimo ovo parče slike, aktivno, zadnjih 30 godina, i konačno, možda, sakrivenog ispod “LHC kauča”… mi ga najzad pronalazimo.“

Timovi u Cern-u neće predstaviti rezultate najavljenog sastanka kao zvanično „otkriće“. Razlog tome je manjak eksperimentalnih podataka. Očekuju da će imati više podataka do leta sledeće godine, kada će biti moguće sve te rezultate nazvati otkrićem. Naravno, podrazumeva se da dobijeni podaci potvrđuju postojanje tražene čestice…

Novinarima je rečeno da sačekaju zvaničnu izjavu posle samog naučnog sastanka, ali naučnici sa kojima je pričala Suzan Vats se teško suzdržavaju od osmeha koji očigledno upućuju na određene zaključke.

Sasvim razumljivo, direktor istraživanja u Cern-u, Serđo Bertolući (Sergio Bertolucci), je suzdržaniji nego profesor Elis. Izjavio je, pomalo enigmatski: „Vrlo je rano išta reći… Mislim da imamo indikacije koje nisu konsistentne sa ne postojanjem.“ On očekuje da će rezultati biti manje od „dokaza“, ali sa druge strane, da će njihova statistika biti „vrlo interesantna“.

„Naklonjen sam ka tome da će dobijeni podaci dati dobar uvid u trenutni proces našeg istraživanja i da će nam dati potvrdu da se nalazimo na dobrom tragu.“

Bertolući je izjavio za Newsnight: „Lov na Higgsovu česticu je kao pecanje u stara vremena. Umesto da koristimo moderna oruđa, mi jednostavno izbacujemo vodu iz bare… Ovo može delovati kao vrlo zamoran proces, ali to je jedini način. Na kraju dana, kada izbacite svu vodu, naići će te na najmanju moguću ribu, koju ste mogli zamisliti.“

Ova tema je tek načeta i verujem da neki čitoaci traže više od površinske priče, i za njih imamo specijalni video. To više nije lagana priča nego pokušaj da se objasni značaj Higsovog bozona koristeći prave (naučne) termine. Želim prijatno gledanje. 🙂

Elektronski paparazo – sistem koji će fotografisati elektrone tokom akta interakcije sa drugim česticama

U radu publikovanom u jednom od skorašnjih izdanja Nature of Photonics,  internacionalni tim (što je za svaku pohvalu) istraživača je objavio da su napravili značajan iskorak napred u proučavanju fizike elektrona. Sa ovim radom, deluje, da je naučna javnost za korak bliža vrlo zanimljivoj mogućnosti da se naprave efektivni video snimci pojedinačnih elektrona. Nivo mogućnosti koje se naziru je jednak onom kada jednom sa običnog vida ili sočiva pređete na optički mikroskop. Neki bi, jednostavno, rekli: progledao sam…

Šematski prikaz novog dizajna lasera koji će emitovati ultra kratke pulseve svetlosti. Svetlosni talasi različitih frekvencija (crveni i zeleni) su kombinuju u novi talas (žuti), koji prolazi kroz gas (plave tačkice). Svetlost pobuđuje atome gasa, koji, onda ispuštaju višak energije kao svetlost koja poseduje još veću frekvenciju.

Ako se ispostavi da je pristup dobar, to će praktično značiti da će naučnici biti u stanju da istražuju elektrone i njihove interakcije sa, do sada, neverovatnim nivoom detalja. To znači, sa aspekta hemije, da će jedan hemičar moći da posmatra reakciju pojedinačnih molekula. Slično važi za sve grane nauke i tehnologije koje se baziraju na saznanjima koja im pruža hemija.

Grupa istraživača je dosta velika i, samo, 8 njih je sa univerziteta MIT, iz elektronske istraživačke laboratorije ili Research Laboratory of Electronics (RLE). Tehnika koja bi omogućila ovako detaljan pogled u svet elektrona i molekula se bazira na korišćenju lasera. Osnovni koncept podrazumeva da se može proizvesti laserski snop koji bi trajao 1 atosekundu (attosecond), što predstavlja 1 milijarditi deo milijarditog dela sekunde, ili ako vam je teže da zamislite, evo i drugog zapisa: 10-18s. Tu već dolazimo do malog problema: najkraće izmereno vreme je „samo“ 100 atosekundi. Vratimo se laserima i da vidimo zašto je atosekunda toliko važna. Na primer, elektron u vodoniku (H2) obavi jednu revoluciju oko jezgra (jedna krug) za nekih 151 atosekundi. Da bi smo ga uhvatili kako „opšti“ nije nam dovoljan vremenski interval od 100 atosekundi, mora biti barem jedan red veličina manji, ako ne i dva. I taman toliko je atosekunda manja, za dva reda veličina. Kroz brojeve bi to bilo:

Za 151 atosekundu elektron obrne ceo krug ili 360°.

To znači da je potrebno za pola kruga oko 75 atosekundi.

Elektronu je, onda, potrebno 360 : 151 = 2.384 atosekundi da prebriše ugao od jednog stepena.

Dakle, puls od  jedne atosekunde je više nego dobrodošao.

„Ako možete stvoriti puls koji ima kraće trajanje, onda možete da ispitate dinamiku koja se odvija na toj skali“, kaže Franz Kartner (Franz Kaertner), profesor sa odeljenja za elektronski inženjering i kompjuterske nauke, koji je, inače, vodio celo istraživanje. „Ovo nas povezuje sa radom Harolda Edgertona (Harold Edgerton)“, u kome je on bio sposoban da napravi, sa optičkom fotografijom, snimke čije je trajanje bilo mereno u mikro i nano sekundama.“

Da, atosekundni pulsevi lasera su bili mogući i ranije, ali nisu imali dovoljnu jačinu, koja je potrebna za tzv vremensku spektroskopiju, tehnika koja se, tipično, koristi za merenje dinamike elektrona. Novi pristup stvaranju ovih laserskih pulseva, ne samo da će omogućiti veću snagu, nego i jednostavniju aparaturu, što je čini još praktičnijom nego ranije. Deluje kao kombinacija u kojoj svi dobijaju…

Mnogostrukost

Da bi se dobio izuzetno kratki puls svetlosti, neophodno je kombinovati svetlosne talase različitih frekvencija. Talas se može prikazati kao izvijena linija koja u pravilnim razmacima dostiže stalno istu tačku, gde je frekvencija, u stvari, „rastojanje“ između tih dvaju izbočina. Kada kombinujemo dva talasa, on se pojačava tamo gde se ove „izbočine poklapaju“, ali ako nema tog poklapanja dolazi do suprotnog efekta – međusobno se poništavaju. Sa pravom kombinatorikom moguće je napraviti novi talas sa radikalno drugačijom oblikom.

Crni talas je rezultat sabiranja plavog poketnog talasa i žućkastog neporetnog talsa

Drugi naučnici su pokušali da naprave kratke pulseve svetlosti kombinujući laserske zrake, ali su koristili za svaki zrak po jedan laser. Takav pristup u mnogome otežava proces sinhronizacije zrakova, u pokušaju da se njihove amplitude poklope na željeni način. Istraživači iz RLE odseka i njihove kolege sa univerziteta u Sidneju, politehničkog univerziteta u Milanu i hamburškog univerziteta su, umesto toga, provukli jedan laserski zrak kroz kristal koji ga deli na zrake sa različitim frekvencijama. Pošto su zraci iz istog izvora, oni ostaju i dalje savršeno sinhronizovani.

Sve kraće i kraće

Opisana tehnika, daje vrlo kratke laserske pulseve svetla, ali i dalje nisu na nivou atosekunde. Sledeći korak je propustiti dobijene pulseve kroz gas.  Kada čestice laserskog snopa – fotoni – udare u atome gasa, oni bivaju apsorbovani (uobičajena interakcija atoma i fotona), ali se odmah posle apsorpcije desi i proces ponovnog emitovanja novog fotona. Ovi poslednji, ponovo emitovani, fotoni mogu imati frekvencije koje mogu biti mnogo puta veće od onog fotona koji je udario u atom. Veće frekvencije znače još kraće pulseve svetlosti.

Međutim, RLE istraživači još nisu sproveli poslednji korak. Za sada, oni provlače laserski zrak kroz dva pojačavača da bi mu povećali energiju, ali i dalje ima potrebe za dodatnom energijom da bi izazvao dovoljno visoko frekventne fotone iz interakcije sa gasom. Dodavanje još jednog pojačavača bi trebalo da reši energetski problem, ali to, trenutno, uspostavlja dodatne tehničke i inženjerske probleme koji se moraju rešiti.

Jan Valmsli (Ian Walmsley), profesor fizike sa Oksfordskog univerziteta i vođa univerzitetske grupe koja se bavim kvantnom optikom (Ultrafast Quantum Optics Group), kaže da je modularnost pristupa ove grupe istraživača najveća prednost. „Pametan dizajn koji primenjuju Franz i njegove kolege koristi mogućnost da sve komponente rade u sinhronom režimu.“, tvrdi Valmsli. „Ovaj novi pristup, mislim da je vrlo važan jer, u principu, omogućava generisanje mnogo većih energija u tim kratkim pulsevima.“

Valsmli, doduše, sumnja da taj poslednji gasni korak u proizvodnji dovoljno kratkih pulseva svetlosti „neće biti jednostavan.“ Ali, odmah dodaje: „Postoje aspekti ovog pristupa problemu koji obećavaju. Može se pokazati kao izazov za sebe postići sve kraće i kraće impulse, ali mislim, da je moguće izvesti.“

Ok, i čemu sve to?

Recimo, na primer, da ne znamo mnogo o molekulima, atomima i elektronima. Krenimo samo od toga da se elektroni vrte oko jezgra. Zamislimo sada da je to isto kada bismo uzeli neki satelit i postavili ga da se okreće oko planete Zemlje. Ono što je problem naučnicima, još uvek, je činjenica da oni ne mogu da vide elektron kako se tačno kreće, jer je mnogo brz. Ako se vratimo na primer sa Zemljom to bi, sa bilo koje distance, izgledalo kao da naša planeta ima prsten poput onih koji se nalaze oko Saturna, jer se taj virtuelni satelit užasno brzo kreće.

Sada, sa novim metodama, elektron više nije tako brz, tačnije, on se i dalje kreće istom brzinom, ali naša kamera je sada „brža“ od njega. Prva dobra stvar – elektron će još biti opipljiviji, kao materijalni objekat. Drugo, njegova putanja će biti, teoretski, oslikana direktno, korak po korak.

Doduše, ostaje pitanje, šta se dešava sa definicijom elektronskih orbitala koja se mogla dosta često čuti i tokom školovanja:

„Orbitale su najverovatnije putanje na kojima se nalaze elektroni…“

Ako priča o laserima znači da će u prethodnoj rečenici reč najverovatnije biti zamenjena sa sigurno, to je za naučni svet, najverovatnije 🙂, veliki korak u istraživanju sveta elementarnih čestica.

Kvantni efekt vidljiv golim okom

Na prvi pogled zvuči vrlo zanimljivo i novo: prilikom eksperimenta, ispitivanja kvantnih efekata, umesto mehaničkih ili bilo kojih drugih detektora, korišćeno je ljudsko oko! Kvatni efekti se dešavaju na nivou atoma i na nivou sitnijih pod česetica, stoga… Kako su išta mogli da vide?

Nicolas Gisin, fizičar sa univerziteta u Ženevi, Švajcarska, smislio je novi test koji bi omogućio ljudkom oku da detektuje, primeti znake vezanih fotona (photon entanglment).

Zarad jasnosti, objasnimo šta to tačno znači. Fotoni, kao čestice (pridaje im se čestično-talsna priroda, ali mi ih ovde tretiramo kao da su čestice) mogu imati nekoliko osobina, ali najvažnije među njima su spin i polarizacija. Barem, za opis ovog efekta. Dva fotona koji imaju iste osobine (isti spin i polarizaciju) pokazuju zanimljivo ponšanje bez obzira na distancu koja ih deli. Kada izvršite merenje nad jednim fotonom, tada se momentalno dešava promena parametara, osobina drugog fotona koji je uparen sa prvim. Da bi ovo imalo smisla treba napomenuti da: merenje kvantnih efekata podrazumeva promenu osobina merenog subjekta. Da, iskustva iz makro sveta ne važe u mikro svetu. Znači, ova miskorskopska pojva je postala vidljiva i za ljudsko oko. Zvuči vrlo neverovatno…

Gisin i njegove kolege su, ustvari, bile inspirisane jednim starijim eksperimentom koji je obavio Fabio Šiarino (Fabio Sciarrino) i njegov tim na rimskom univerzitetu La Sapienza (Saznanje) u Italiji, još 2008. godine. Uglavnom, kada se fizičari bave vezanim fotonima, oni se bave manjim brojem njih u isto vreme. Rimski eksperiment je posmatrao dva vezana fotona i jedan od njih je “pojačan”, tako što je iskorišćen da se napravi cela lavina fotona (na stotine hiljada) koji imaju njegovo originalno stanje. Naizgled, ova kaskada fotona predstavljaju dovoljno jasnu vizuelizaciju kvantnog efekta vezanih fotona.

Do toga zaključka je Gisin odmah došao i pokušao je da to i pokaže, sprovede kroz svoju adaptaciju eksperimenta. Dok je italijanski ogled koristio uređaje za detekciju, dotle je švajcarski koristio same eksperimentatore, tačnije njihove oči.

Rezultat – naučnici sede u mraku svoje laboratorije, iščekujući svetlosnu potvrdu eksprimenta kome su dali da se stalno ponavlja. I da.. bi svetlost. Na taj našin kvantni efekat je postao vidljiv za ljudsko oko, prvi put u istoriji.

Naravno, ovo nije samo sedenje i piljenje u mrak. Korišćen je Bell test da bi se pokazala identičnost u polarizaciji i spinu, tačnije da su fotoni vezani. Dobijen je pozitivan rezultat, da su foton 1 i lavina fotona od fotona 2 u vezanom paru, svi sa istim osobinama (spin i polarizacija).

Gisin je imao, samo, zamerku da “su standardni detektori, ipak, brži i pouzdaniji i nisu se žalili na zamor.” Kada je neko nezadovoljan, onda je nezadovoljan…

Znači, to je bilo neko svojevrsno mikro-makro vezivanje fotona. Međutim, Gisin je sumnjao u verodostojnost Bellovog testa za makroskopske objekte. Pre nego što je ponovio eksperimet on je odlučio da tesira foton 2 sa Bellovim testom pre nego što napravi lavinu od njega. Prema već pomenutom principu merenja u kvantnoj mehanici, ovo merenje bi poremetilo spin i polaritet fotona 2 i lavina nastala od njega ne bi imala iste parametre kao foton 1. Potonji test nastale lavine ne bi dao poklapanje sa spinom i polarizaciojm fotona 1. Naravno, test je opet bio pozitivan, foton 1 i lavina su delili iste osobine.

Za “pozitivno” pogrešan rezultat nije razlog u prirodi detektora nego u urođenoj nesavršenosti bilo kog detektora, tačnije nivou osteljivosti koji predstavlja svojversnu “rupu”, kroz koju prođu određeni fotoni, a da ne budu detektovani. Kada se bavite malim brojem čestica, fotona, to ne dolazi toliko do izražaja, ali što je veči broj u uzorku, to je uticaj ovog nedostatka veći, do nivoa, da se konačni rezultat merenja znatno menja.

Cela ova kvantna priča još jednom potvrđuje pradavni problem kod izovđenja eksperimenata. Ne poznavanje svih uslova pod kojima se izvodi ogled, može dovesti do pogrešnih zakljuačka. Pogrešno može dovesti do zabluda, a zabulde do novih problema. U ovom slučaju, još jednom je potvrđeno vezivanje fotona na mikro nivou, ali to isto vezivanje na relaciji mikro-makro nivou nije potvrđeno, jer će Bell test uvek davati potvrdni rezultat.

Sciarrino i njegov tim su već neko vreme svesni da je njihov eksperiment mogao imati neki nedostatak u samoj postavci. Zbog toga, već neko vreme rade na preradi svog osnovnog eksperimenta, gde neće biti korišćeno ljudsko oko kao dektor – laser za amplifikaciju signala bi mogao da ga sprži.

Primene kvantnog ekfekta vezivanja fotona postoje, i najupečatljivija od njih je kod kompjuterskih mikro čipova. Bez dubljeg ulaženja u konkretnu primenu, ovaj eferkat omogućava da čipovi budu upola manji od onoga što se nekada smatralo fizičkim ograničenjem. Procenjuje se da to nije kraj mogućnosti i da čipovi mogu biti još više minjaturizovani zbog ovog efekta. Teoretski, naravno…

Do nedavno se smatralo da je, zahvaljujući ovom efektu, možda, moguća trenutna komunikacija, jer sama pojava ne trpi bilo kakvo kašnjenje u prenosu, bez obzira na rastojanje. Na žalost, trenutna komunikacija i dalje nije moguća, ali prakatični aspekti vezanosti fotona se i dalje ispituju, i mahom se mogu primeniti u razvoju kompjutera.