格拉斯哥大學的科學家發(fā)現(xiàn)了減慢光速的新方法。圖為在一次實驗中，一個光子的速度超過了另一個光子。
據(jù)國外媒體報道，科學家們早已知道，當光穿過水或玻璃之類的材料時，速度會稍微有所減慢。但人們普遍認為，光子在穿過自由空間時，速度是不可能降低的，因為不會有任何物質(zhì)對它造成阻礙。然而在一項最新的研究中，科學家們首次在自由空間中減緩了光子前進的速度，說明光速遠比我們想象的還要復雜。
該研究結(jié)果被發(fā)表在1月23日的《科學快訊》(Science Express)上。
來自格拉斯哥大學(the University of Glasgow)以及赫瑞瓦特大學(Heriot-Watt University)的研究人員描述了他們在自由空間中減慢光子速度的過程。他們稱，通過為光束戴上一副“面具”，他們改變了光子的形狀，從而減慢了光子的速度。
該研究團隊將一道含有許多光子的光束比作一隊自行車手，其中車手們輪流騎在隊伍最前方。這樣一來，盡管車隊是作為一個整體在路上前進的，但單個車手的速度在改變位置的時候就會發(fā)生變化。因此，我們很難為所有車手定下一個統(tǒng)一的速度。同樣的原理也適用于光子。一道光線脈沖中含有許多光子，而科學家們知道，光線脈沖中的每個光子速度大不相同。
該研究團隊的實驗被設置為定時賽形式，實驗中同時釋放兩個光子，讓它們穿過一段相當長的距離，奔向終點線。研究人員發(fā)現(xiàn)，其中一個光子按預期時間到達了終點，但被“面具”改變了形狀的光子則要到達得晚一些，說明它在自由空間中的前進速度要更慢。
傳播距離為3.3英尺(1米)時，研究團隊發(fā)現(xiàn)減慢的速度達到了20個波長，這遠遠超過了測量精度，說明該結(jié)果并非試驗誤差。由此說明，在讓光束通過“面具”之后，光子的前進速度比之前減慢了。
最重要的是，這和光線在通過玻璃和水之類的介質(zhì)時速度放緩的原理大不相同。在穿過玻璃和水時，光線只有在通過介質(zhì)時速度才會變慢，穿過介質(zhì)之后，速度便會恢復成原速。但如果讓光線穿過了“面具”，光子前進的最快速度便會始終受到一定的限制。
丹尼爾·吉爾凡尼尼(Daniel Giovannini)是該研究報告的主要作者之一，他表示：“改造后的光束減慢的速度很不起眼，前進了一米之后，它僅僅慢了幾微米，但它仍然非常重要。”
“我們測量了兩種不同的光束，一種叫貝塞爾光束(Bessel beams)，一種叫高斯光束(Gaussian beams)，都得到了類似的結(jié)果。”
另一位主要作者杰奎琳·羅梅羅(Jacquiline Romero)說道：“在獲得這些結(jié)果的過程中，我們運用了一些巧妙的、但廣為人知的光學原理。”
“研究成果清晰地顯示，即使是在空氣或真空中傳播時，光速也可以低于通常認為的299792458米/秒。”
“雖然我們測量的只是單個光子，但這一結(jié)果也同樣適用于一束光。用來制造光束的透鏡越大，傳播距離越短，效果就越明顯，說明這一效應只適用于短距離傳播。”
邁爾斯·帕杰特教授(Miles Padgett)是該研究團隊的領導人，他補充道：“光線傳播的速度竟然能變緩，乍看上去的確令人吃驚，但這一結(jié)果是建立在堅實的理論基礎之上的，我們也對自己的觀測過程抱有很強的信心。”
“這一研究結(jié)果讓我們得以用一種全新的方式思考光的特性，我們渴望能繼續(xù)進行這項研究，并探索它在未來的應用潛力。”
“我們希望這一效果能被運用到任何波動說當中去，這樣一來，我們就可以在其它波中制造類似的減速效果了，比如說聲波。”
