Madde Parçaları Gibi Çarpışan Işık Dalgaları

Lawrence Lawry / Science Photo Library

Madde parçaları, yolları kesiştiğinde çarpışarak saçılır. Bu süreçlerde toplam kinetik enerji bazen korunur (elastik çarpışmalar). Bazen de maddelerin mekanik özelliklerine bağlı olarak kinetik enerji artar ya da azalır (inelastik çarpışmalar). Toplam kinetik enerjideki değişim madde parçalarının iç enerjileri tarafından karşılanır.

Söz konusu ışığı meydana getiren fotonlar olduğunda ise farklı bir durumla karşılaşırız. Fotonlar genellikle birbirlerinin içinden geçer. Ancak her zaman değil.

Enerji kaybı olmayacak biçimde tasarlanmış bir sistemde birbirlerine zıt yönlerde hareket eden fotonlar etkileşmez. Fotonlar enerji aktarımına izin veren bir yapının üzerine zıt yönlerden geldiklerinde ise birbirleriyle etkileşir, aralarında enerji aktarımı olabilir. Bu durumda fotonlar göreli genliklerine ve fazlarına göre tamamen diğer tarafa aktarılabilir ya da soğurulabilir.

Andrea Alù önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, fotonları birbirleriyle etkileştirmek için yeni bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar elektromanyetik özellikleri çok hızlı bir biçimde değişebilen bir tür metamalzeme (doğada örneği olmayan bir malzeme) üretti. Metamalzeme zıt yönlerden gelen fotonların sanki madde parçalarıymış gibi çarpışmasını sağlıyor. Bu süreç de madde parçaları arasındaki çarpışmalardaki gibi inelastik olabiliyor. Çarpışmanın doğası fotonların göreli fazları aracılığıyla kontrol edilebiliyor. Araştırmacılar geliştirdikleri malzemeyle ışık sinyallerini yok etmeyi, güçlendirmeyi ya da yeniden biçimlendirmeyi başardı.

 Detaylı bilgiye Dr. Emanuelle Galiffi ve arkadaşlarının Nature Physics’te yayımladıkları makaleden ulaşabilirsiniz.