Το Βιβλίο των Παγκόσμιων Ρεκόρ Γκίνες αναγράφει τον Ιβάν Σμαλιούχ ως τον εφευρέτη του πιο διαφανούς υλικού που είναι γνωστό.
Το εργαστήριό του στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ έχει αναπτύξει gels που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη μόνωση παραθύρων, ρυθμίζοντάς τα προσεκτικά έως ότου κάμπτουν το φως σχεδόν τόσο λίγο όσο ο αέρας, καθιστώντας τα πιο διαυγή ακόμη και από το ίδιο το γυαλί.
Το έργο του και άλλες πρόσφατες εξελίξεις θα μπορούσαν να υποδηλώνουν ότι οι επιστήμονες βρίσκονται σε πορεία προς την ανάπτυξη μιας εντελώς διαφανούς ουσίας.
Ωστόσο, αυτό το όνειρο αποδείχθηκε πρόσφατα εσφαλμένο, όταν μια ομάδα θεωρητικών φυσικών διαπίστωσε ότι κανένα υλικό που κάμπτει το φως δεν μπορεί ποτέ να είναι πλήρως διαφανές, λόγω μιας κβαντικής διαδικασίας που μετατρέπει τα κύματα του φωτός σε κύματα ήχου.
Είναι το απόλυτα διαφανές αδύνατο;
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι ακόμη και η πιο έξυπνη μηχανική δεν θα είναι ποτέ σε θέση να δημιουργήσει ένα υλικό που να μην χάνει μέρος του φωτός που το διαπερνά. Ωστόσο, η απώλεια αυτή μπορεί να είναι πολύ, πολύ μικρή.
Τα gels του Σμαλιούχ έχουν ήδη φτάσει αρκετά κοντά. Ωστόσο, έχουν σχεδιαστεί για να εφαρμόζονται σε λεπτό στρώμα που θα μετέδιδε ελάχιστο φως.
Αν θέλετε να δείτε πιο μακριά, θα έχετε καλύτερα αποτελέσματα κοιτάζοντας μέσα από ένα καλώδιο οπτικών ινών, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση του διαδικτύου. Οι οπτικές ίνες μεταφέρουν το φως σε καμπύλες διαδρομές για μίλια πριν χρειαστεί να ενισχύσουν τα σήματα για το επόμενο τμήμα του καλωδίου.
Για να επιτύχετε ακόμα καλύτερα αποτελέσματα, θα μπορούσατε να στραφείτε σε μια πιο ασυνήθιστη ουσία. Αν ψύξετε το ήλιο σε θερμοκρασία μόλις λίγων βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν, μετατρέπεται σε ένα είδος υγρού, το οποίο χαρακτηρίζεται ως υπερρευστότητα. Στην περίπτωση της υπερρευστότητας, η κβαντομηχανική συντονίζει τον τρόπο με τον οποίο κινούνται τα διάφορα άτομα, επιτρέποντας στο υγρό να ρέει χωρίς καμία τριβή. Το υγρό ήλιο, συγκεκριμένα, είναι εκπληκτικά διαυγές και, αν και απορροφά τις ακτίνες Χ, οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να μετρήσουν κάποια επίδραση στο ορατό φως.
Η έρευνα των επιστημόνων
Οι θεωρητικοί φυσικοί Αλμπέρτο Νικολίς, Φεντερίκο Πιάτσα και Ανγκέλο Εσποζίτο έχουν αφιερώσει την καριέρα τους στη μελέτη παράξενων κβαντικών υλικών, όπως την υπερρευστότητα του ήλιου. Οι Νικολίς και Πιάτσα ήταν περίεργοι να μάθουν τι θα συνέβαινε σε ένα υλικό που θα ήταν όσο το δυνατόν πιο διαφανές. Θα έπρεπε να είναι κρύο, ώστε το φως να μην χάνεται στην ταλάντωση των ήδη κινούμενων μορίων, και αδρανές, χωρίς χημικές αντιδράσεις ή ηλεκτρικά ρεύματα που θα μπορούσαν να απορροφήσουν το φως ως πηγή ενέργειας. Περίμεναν ότι ένα τέτοιο υλικό θα συνέχιζε να απορροφά ορισμένα σωματίδια φωτός, τα λεγόμενα φωτόνια, μέσω λεπτών κβαντικών διεργασιών, και αποφάσισαν να υπολογίσουν πόσο φως θα χανόταν.
Ο Νικολίς και ο Πιάτσα το ανέφεραν αυτό στον Εσποζίτο, ο οποίος συνειδητοποίησε ότι είχε κάνει μια παρόμοια εκτίμηση — όχι για το φως, αλλά για τη σκοτεινή ύλη. Προσπαθούσε να βρει τρόπο να ανιχνεύσει ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται «σκοτεινό φωτόνιο» και συνειδητοποίησε ότι θα μπορούσε ενδεχομένως να εντοπιστεί αν έδινε μια μικρή ώθηση σε έναν ατομικό πυρήνα μέσα σε ήλιο σε υπερρευστότητα.
«Όταν αλληλεπιδρά με έναν από τους πυρήνες, του δίνει μια ώθηση», λέει ο Εσποζίτο.
Αυτή η ώθηση θα προκαλούσε μια μικροσκοπική δόνηση, ένα είδος κβαντομηχανικού ηχητικού κύματος. Καθώς αυτό θα συνέβαινε ξανά και ξανά, τα σκοτεινά φωτόνια θα έχαναν ενέργεια. Ο Εσποζίτο συνειδητοποίησε ότι το ίδιο θα έπρεπε να συμβαίνει και στα κανονικά φωτόνια. Τελικά, τα φωτόνια θα έχαναν τόση ενέργεια που θα γίνονταν μη ανιχνεύσιμα.
Αυτό το «τελικά» μπορεί να σημαίνει πολύ καιρό. Το τέλειο στοιχείο σε υπερρευστότητα που φαντάστηκαν οι φυσικοί είναι τόσο διαυγές, ώστε το φως θα μπορούσε να διανύσει τη διάμετρο της Γης προτού εξασθενήσει αισθητά. Ωστόσο, τελικά το φως θα εξασθενήσει. Και ενώ το μοντέλο των ερευνητών περιγράφει μόνο την υπερρευστότητα, αναμένουν ότι και άλλα υλικά θα ακολουθούν παρόμοιους κανόνες.
«Πιστεύω ότι αυτό ισχύει γενικά για όλα τα υλικά», υποστήριξε ο Εσποζίτο. Η ομάδα δημοσίευσε τα ευρήματά της ως προδημοσίευση στον ιστότοπο arXiv.org στις 8 Οκτωβρίου.
Με πληροφορίες από Scientific American
