光在传播过程中的能量会不会减弱

题目

光在传播过程中的能量会不会减弱

答案

大多数物质不会使光速明显变慢.然而,1998年美国哈佛大学的Lene Vestergaard Hau宣布,她把光速降到了每秒17米.2001年,她使光完全停止了.当然,她的研究小组所用的不是普通材料,而是玻色－爱因斯坦凝聚态的物质.
这种非同寻常的物质由一团原子云组成,这团原子云冷却到绝对零度以上百万分之一度,从而形成玻色－爱因斯坦凝聚.它实质是一个单一的量子物体,有点像一个巨大的原子,其中所有的原子都处在同一量子态上,以同样方式运动,仿佛它们就是一个物体.
使光速变慢的技巧,在于用两束垂直相交的光速照射玻色－爱因斯坦凝聚体.其中一束携带信息,称为探测光；另一束称为耦合光.耦合光照射到凝聚体上时,会使它变得完全透明,从而使探测光能够穿过.
钠原子的最外层轨道上有一个电子,探测光与这个电子之间的相互作用对这一过程非常关键.当一个原子从探测光速吸收一个光子时,外层电子跳到一个较高的能级.很短一段时间之后,它又跌回到原来的能级,释放出一个光子.不走运的是,这个过程完全是随机的,因此原有光束中所有的信息都丢失了.
探测光脉冲频率不同的组成部分在穿过凝聚物时速度不同,这样的结果是一个输入脉冲在钠原子云中聚成一团,缓缓通过,其间原子的自旋受脉冲的影响发生变化.如果耦合光在此时被撤去,光脉冲（或至少是其中的信息）就被束缚在原子的自旋方式里,光束实质上停止了.耦合光再次亮起,凝聚物就重新释放出光脉冲.
放慢或停止光的脚步,可能在运算方面获得实际应用.物理学家长久以来一直想制造光计算机,利用光速而非电子来传递信号、执行运算.他们还希望造出量子计算机,利用原子的量子态和奇异的量子原理来制造运算能力超强的处理器.Hau对付光的技巧还可能帮助科学家们模拟光在黑洞附近的行为.实际上,研究光速也许是解开宇宙最深奥秘——那些由光速帮助决定的奥秘——的最佳途径.
译自NewScientist,2002.01.19