Nature-onderzoek tilt kwantummechanica naar het zichtbare

2 februari 2012

Door licht te laten rondracen in een dertig micron breed glazen donutje hebben onderzoekers van het Zwitserse EPFL, onder wie de Nederlander Ewold Verhagen, aangetoond licht in een mechanische trilling te kunnen omzetten en omgekeerd. Aangezien het kleinste object dat het menselijk oog kan waarnemen tien micrometer bedraagt, is de anders zo obscure kwantummechanica daarmee in het zichtbare domein beland.

Kwantumeffecten zijn gewoonlijk niet waar te nemen in de macroscopische wereld, omdat objecten groter dan moleculen onvoldoende geïsoleerd zijn van hun omgeving. Daardoor krijgt decoherentie vrij spel en verliezen ze snel hun kwantummechanische eigenschappen. Licht zal daarom niet zo snel rechtstreeks een object in beweging zetten.

Maar onder bijzondere omstandigheden kan het wel, tonen Tobias Kippenberg en collega’s aan in een Nature-publicatie. Bij een temperatuur dicht bij het absolute nulpunt blijft een lichtpuls behoorlijk lang rondzingen in de glazen donut. De kracht die daarbij wordt uitgeoefend, is heel klein, maar heeft door de cirkelbeweging in de ringstructuur toch een significante uitwerking: bij de juiste frequentie kan de lichtpuls de donut in beweging zetten. Omgekeerd kan hij de trilling ook dempen; de structuur koelt daardoor in feite af.

Het is voor het eerst dat de omzetting van licht naar beweging zich zo snel voltrekt dat de kwantumeigenschappen van de lichtpuls tijdens de transformatie niet verloren gaan, en dus worden overgedragen aan de beweging van de structuur. Met microgolven was het al wel eens gelukt decoherentie te snel af te zijn. Met het resultaat kunnen onderzoekers de grens tussen kwantummechanische en klassiek gedrag verkennen, maar er zijn ook praktische toepassingsmogelijkheden in bijvoorbeeld optische communicatie.

Paul van Gerven

Terug naar overzicht