Senke su prirodna posledica neprozirnih zidova u osvetljenom Univerzumu.
Svetlost sija; fotoni putuju dok ne udare u objekat kroz koji ne mogu da prođu; ova blokada stvara senku, mali komad tame gde je svetlost sprečena.
Fizičari su, međutim, upravo otkrili nešto veoma neobično. Laser koji prolazi kroz pravi providni materijal može naterati okolinu da postane neprozirna, skoro kao da baca sopstvenu senku.
Kada se dva snopa laserske svetlosti ukrste na pravi način, primarni snop ne može da prođe kroz sekundarni – stvarajući zasenčenu liniju u svetlosti koja pogađa suprotnu površinu.
„Naša demonstracija veoma kontraintuitivnog optičkog efekta poziva nas da preispitamo svoj pojam senke“, kaže fizičar Raphael Abrahao iz Nacionalne laboratorije Brukhejven u SAD.
Osim u vrlo posebnim okolnostima, fotoni ne stupaju u interakciju jedni sa drugima, a talasi koji se seku neometano prolaze kroz njih.
Ako ukrstite dva snopa, oni će proći jedan kroz drugi kao da ništa ne postoji – kao da jedan snop lampe sija kroz drugi.
Abrahao i njegove kolege su mislili da istraže da li snop svetlosti može baciti senku skoro kao sporedni projekat. Proučavali su kako snopovi svetlosti interaguju kada se uvedu nelinearni materijali. To su materijali čije se interakcije sa svetlom ne skaliraju na linearni način, što rezultira efektima kao što su pojačanje, apsorpcija, samofokusiranje i harmonici (ili replikacija frekvencije).
Oni su koristili softver za 3D modeliranje da bi generisali jednostavne šeme za svoje eksperimente. U ovom softveru, snop svetlosti je predstavljen kao čvrsti cilindar koji je bacao senku, a fizičarima je to bilo prilično smešno… dok im nije bilo zanimljivo.
„Ono što je počelo kao smešna diskusija za ručkom dovelo je do razgovora o fizici lasera i nelinearnom optičkom odzivu materijala“, kaže Abrahao. „Odatle smo odlučili da sprovedemo eksperiment kako bismo demonstrirali senku laserskog zraka.
Rubin je popularan materijal za proučavanje nelinearne optike, pa su istraživači koristili jedan kao tačku susreta za svoja dva lasera, jedan plavi i jedan zeleni.
Plava laserska svetlost je bila usmerena na jednu stranu rubina, gde je prolazila i bacala hladan sjaj na ekran, dok je uski snop zelene laserske svetlosti prolazio okomito na prvi od drugog.
Gde god je tanka linija zelene svetlosti pala na molekule rubina, odvijao se složen ples elektrona koji se dižu i spuštaju. Kao posledica toga, malo kraća talasna dužina plave svetlosti bila je zbunjena prelaznim elektronima, a njen put kroz inače providan materijal je blokiran.
Zeleni laserski zrak se stoga ponaša kao objekat, stvarajući tamnu liniju u plavoj svetlosti koja pada na ekran sa druge strane rubina.
Ova tamna linija je ispunjavala sve kriterijume da bude klasifikovana kao senka. To je bilo vidljivo golim okom; u skladu sa konturama ekrana na koji je bačen; i pomerao se sa zelenim laserskim snopom kada je laserski izvor pomeren.
„Ovo otkriće proširuje naše razumevanje interakcija svetlosti i materije i otvara nove mogućnosti za korišćenje svetlosti na načine koje ranije nismo razmatrali“, kaže Abrahao.
„Naše razumevanje senki se razvilo ruku pod ruku sa našim razumevanjem svetlosti i optike. Ovo novo otkriće moglo bi da se pokaže korisnim u različitim primenama kao što su optičko prebacivanje, uređaji u kojima svetlost kontroliše prisustvo drugog svetla ili tehnologije koje zahtevaju precizne kontrola prenosa svetlosti, poput lasera velike snage.“
