GLAS 1
Ljusets väg genom ett glasprisma. Beskrivning av
bromsljus. Ljusvågor som passerar glas. — Ju längre tid ljuset tillbringar i materia, desto längre tid finns för att manipulera ljuset och använda det på olika sätt, säger han. Nu håller han tillsammans med sina kolleger på att utveckla ett sätt att göra bättre medicinska avbildningar med ljus som skickas genom kroppens vävnader. Knepet är att bromsa in och fördröja just det ljus som visar det man vill se, så att det kan skiljas ut från allt annat ljus som grumlar bilden. Forskarna vill förbättra metoden så att den kan användas till att bland annat avbilda cancertumörer eller mäta syresättningen i kroppen. > — Många har forskat om långsamt ljus, men vi är en av de få grupperna i världen som försöker göra en praktisk tillämpning av det, säger Andreas Walther. Ljusets identitet löses upp i glas Innan han går in på hur han gör för att styra ljusets fart vill Andreas Walther dröja kvar vid det märkliga fenomenet med hur ljus bromsas in i vanliga genomskinliga material som vatten och glas. Ljus är i grund och botten svängande elektromagnetiska fält. Och materia består av elektriskt laddade partiklar: tunga och tröga atomkärnor med positiv laddning, med små och mer lättrörliga negativt laddade elektroner runt omkring. När ljuset kommer in i materialet händer det saker. 36 GLAS 3.2020 / tema: glasets vingslag / tingen reflekteras, eller sugs upp av elektronernas gemensamma rörelser i materialet och sedan strålas ut som värme. Men elektronerna hålls inhägnade av kvantfysikens begränsningar, som hänvisar dem till vissa energier och förbjuder andra. Om materialet inte tillåter elektronerna att ha precis den energi som finns i synligt ljus kan de inte absorbera ljuset. Så är det i genomskinliga material som glas och vatten. Däremot kan elektronerna ryckas med av ljusets svängiga elektriska fält och dansa med i rytmen. Svängande elektroner ger i sin tur en elektrisk våg. Och det är nu det blir spännande. Den våg som kommer från glasets elektroner summeras ihop med svängningen i ljuset. Ljusets identitet blir upplöst. Det är inte längre ett självständigt fenomen. I stället är ljuset inuti glasrutan en del av en gemensam vågrörelse i materialet. Den kombinerade vågen ser ut att förskjutas lite bakåt, jämfört med den ursprungliga ljusvågen. Den sammanlagda signalen rör sig långsammare. Ljusets färger bryts olika När en ljusstråle kommer in i ett material ändras plötsligt hastigheten, och vid gränsytan får strålen en knäck och tar en ny riktning. Det är därför sugröret i ett saftglas kan se ut som om det inte hängde ihop. Fenomenet kallas för brytning – och hur starkt ljuset bromsas anges med brytningsindex. Att ljuset bryts vid ytan ligger bakom optikens alla knep med linser och prismor som manipulerar ljusets riktning. Ett högt brytningsindex innebär att ljuset bromsas kraftigare och därmed bryts mer. Men för den som skulle vilja återskapa det ultralångsamma glaset i Bob Shaws novell finns ett problem: Ju högre brytningsindex ett material har, desto mer av ljuset reflekteras vid ytan. Att tillverka ett glas med jättehögt brytningsindex — Ljusets elektriska fält drar i elektronerna i atomerna, säger Andreas Walther. I ett ogenomskinligt föremål stoppas ljuset genom att det an