Polaritoner er teoretiske lys-i-glass-partikler

Polariton – smak på ordet! Polariton er en tenkt elemtærpartikkel som brukes i en elegant kvantemekanikkmodell som beskriver hva som skjer når lys passerer gjennom glass.

Lyshastigheten i glass er ca. 40% langsommere enn c, lyshastigheten i vakuum. Dette fenomenet kalles lysbryting. Fotoner (lyspartikler) er masseløse, men når de passerer gjennom glass intereferer fotonenes elektromagnetiske frekvens med glassets elektroner, som har en annen elektromagnetisk frekvens. Resultantfrekvensen beveger seg som interferensbølger gjennom glasset ca. 40% langsommere enn c og disse interferensbølgene er da å regne som polaritoner i denne modellen. Og polaritoner har til og med masse! Ute på den andre siden av glasset blir polaritonene igjen til masseløse fotoner som igjen beveger seg i lyshastigheten c.

Det finnes mange andre kvantemekaniske modeller for hva som skjer når lys passerer gjennom glass, hver av de har fordeler og ulemper. Hva som egentlig skjer når lys går gjennom glass forskes det mye på. De matematiske beregningene er ofte kjempekompliserte. Og de fysikerne som setter opp og regner med disse matematikkmodellene er ofte de aller beste fysikerne.

Så hvorfor ikke bare slå seg til ro med at lys går ca. 40% langsommere enn c gjennom glass? Fordi forståelsen av hva som virkelig skjer inne i glasset kan brukes til å konstruere materialer med unike optiske egenskaper, og disse kan brukes i såkalte optiske datamaskiner. Optiske datamaskiner er dataverdenens ultimate våte drøm, slike maskiner vil være superraske, de vil bruke lite strøm og de vil kreve lite kjøling. Mobiltelefoner basert på optisk datateknologi vil kanskje bare trenge lading én gang i måneden. Så det å finne ut hva som egentlig skjer inne i glass når lys passerer gjennom det vil gi oss datakraft vi foreløpig bare kan drømme om.

Måten å teste vitenskaplige teorier på er å teste ulike deler av teoriene i strengt kontrollerte forsøk. Hvis forsøkene viser det som teorien forutsatte skulle skje i forsøket, så underbygger dette teorien, den blir mer sannsynlig. Ved å teste ulike deler av teorien hver for seg, så kan man se om hver del stemmer med virkeligheten eller ikke. Utestede teorier kalles hypoteser, testede og underbygde hypoteser kalles teorier. De mest sannsynlige vitenskaplige teoriene er så nærme sannheten som det vitenskaplig er mulig å komme.

Foreløpig er det ingen som vet om polariton-hypotesen er den rette, den er bare én av mange lys-gjennom-glass-hypoteser. Datamaskinprodusentene håper dog at kvantemekanikkfysikerne vil klare å avdekke glassets hemmeligheter innen få tiår.


Youtube-videoer:
Hør en fysiker (professor MikeMerrifield fra universitetet i Nottingham) redegjøre for ulike forklaringsmodeller for hvordan lys går gjennom glass (engelsk). Polariton-modellen blir nevnt på slutten av denne videoen.
Hør en annen fysiker (professor Phil Moriarty fra samme universitet) redegjøre for andre forklaringsmodeller for det samme (engelsk). Han kaller polaritonene for kvasipartikler.