Các Nhà Khoa Học Đã Có Thể Làm Chậm Vận Tốc Di Chuyển Của 1 Photon Trong Không Khí

Ánh sáng di chuyển trong không gian với vận tốc 299.792.458 m/s. Cho đến hiện tại thì đây được chấp nhận như một hằng số không thể nào thay đổi. Tuy nhiên, bằng cách điều khiển 1 hạt ánh sáng trong quá trình di chuyển, các nhà nghiên cứu tại Đại học Glasgow (Scotland) và Đại học Heriot-Watt (Malaysia) đã tìm được cách làm chậm vận tốc của ánh sáng trong không gian.

Trước đây, các nhà khoa học đã xác định được vận tốc của ánh sáng khi nó đi qua các môi trường khác nhau, như nước hoặc thủy tinh, và họ cũng biết khi đó, vận tốc của ánh sáng chậm đi như thế nào. Tuy nhiên lần này, các nhà khoa học muốn mang khái niệm này tiến xa hơn nữa, nghĩa là tìm cách thay đổi tốc độ của ánh sáng ngay trong môi trường chất khí.

Để làm được điều đó, nhóm nghiên cứu quyết định khảo sát 1 photon duy nhất. Người dẫn đầu nhóm nghiên cứu, giáo sư vật lý học Jacquiline Romero cho biết: "Đo lường 1 photon đơn lẻ là thí nghiệm rõ ràng nhất mà chúng ta có thể thực hiện." 

Để khảo sát tốc độ của 1 photon duy nhất, nhóm nghiên cứu cần phải xác định được vị trí tương đôi của nó trong 1 chùm ánh sáng để xem tốc độ của nó có nhanh/chậm hơn so với những photon khác hay không. Và dù đó là cùng một chùm ánh sáng, nhưng 1 photon đứng trước luôn luôn chạy nhanh hơn những người đứng sau. Nhóm nghiên cứu đã biết trước điều này, nhưng các photon "đứng chung 1 gói" chậm như thế nào thì vẫn cần phải xác định rõ.

Do đó, nhóm nghiên cứu thiết lập 1 thí nghiệm "cuộc đua photon" để đo lường thời gian "cán đích" của 1 photon duy nhất. Để làm được điều này, họ cho 1 photon đi qua một bộ lọc, thiết bị này sẽ thay đổi cấu trúc của photon. Sau đó, họ sẽ so sánh vận tốc của của photon này với những photon nguyên vẹn khác. 

Kết quả cuối cùng, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng vận tốc di chuyển trong không khí của photon sau khi bị lọc sẽ giảm đi 0,001%. Con số thay đổi có vẻ quá nhỏ nhưng vô cùng đáng giá, đồng tác giả của nghiên cứu, giáo sư Giovannini cho biết: "Chúng ta đã chứng minh được giả thuyết ban đầu là đúng. Điều đó đã xảy ra." 

Kết quả nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Science Express số ra ngày 23/1 vừa qua. Giáo sư Romero cho biết, tiếp theo nhóm muốn triển khai các thí nghiệm với quy mô lớn hơn, sử dụng các camera và cả chùm ánh sáng chứ không phải là 1 photon duy nhất nữa. Bên cạnh đó, nhóm còn muốn mở rộng nghiên cứu sang cả sóng âm nếu có thể. Romero cho biết gần nhất, nghiên cứu có thể được ứng dụng vào các thế hệ kính hiển vi quang học trong tương lai.