Sjene su prirodna posljedica neprozirnih zidova u osvijetljenom svemiru. Svjetlo sja; fotoni putuju dok ne udare u objekt kroz koji ne mogu proći; ova blokada stvara sjenu, mali komadić tame gdje je svjetlo onemogućeno.
Fizičari su, međutim, upravo otkrili nešto vrlo neobično. Laser koji prolazi kroz pravi prozirni materijal može prisiliti okolinu da postane neprozirna, gotovo kao da baca vlastitu sjenu. Kada se dvije zrake laserskog svjetla ukrste na pravi način, primarna zraka ne može proći kroz sekundarnu – stvarajući zasjenjenu liniju u svjetlu koje pogađa suprotnu površinu.
“Naša demonstracija vrlo kontraintuitivnog optičkog efekta poziva nas da preispitamo naš pojam sjene”, kaže fizičar Raphael Abrahão iz Nacionalnog laboratorija Brookhaven u SAD-u.
Osim u vrlo posebnim okolnostima, fotoni ne djeluju jedni na druge, pri čemu valovi koji se presijecaju neometano prolaze kroz njih. Ako ukrstite dvije zrake, one će proći jedna kroz drugu kao da nema ničega – kao da jednom zrakom svjetiljke posvijetlite drugu.
Abrahão i njegovi kolege mislili su istražiti može li zraka svjetlosti baciti sjenu gotovo kao sporedni projekt. Proučavali su interakciju zraka svjetlosti kada se uvedu nelinearni materijali. To su materijali čije interakcije sa svjetlom ne skaliraju na linearan način, što rezultira učincima kao što su pojačanje, apsorpcija, samofokusiranje i harmonici (ili replikacija frekvencije).
“Ono što je počelo kao smiješna rasprava tijekom ručka dovelo je do razgovora o fizici lasera i nelinearnom optičkom odgovoru materijala”, kaže Abrahão . “Odatle smo odlučili provesti eksperiment kako bismo demonstrirali sjenu laserske zrake.” Rubin je popularan materijal za proučavanje nelinearne optike, pa su istraživači koristili jedan kao točku susreta za svoja dva lasera, jedan plavi i jedan zeleni.
Plava laserska svjetlost bila je usmjerena na jednu stranu rubina, gdje je prolazila i bacala hladan sjaj na ekran, dok je uska zraka zelene laserske svjetlosti prolazila okomito na prvu s druge. Gdje god je tanka linija zelene svjetlosti pala na molekule rubina, odvijao se složeni ples elektrona koji su se uzdizali i spuštali. Kao posljedica toga, nešto kraća valna duljina plave svjetlosti bila je zbunjena tranzicijskim elektronima, a njezin put kroz inače proziran materijal blokiran.
Ova tamna crta ispunjavala je sve kriterije da se klasificira kao sjena. Vidjelo se golim okom; u skladu s konturama zaslona na koji je izliven; i pomicao se sa zelenom laserskom zrakom kada se laserski izvor pomicao.“Ovo otkriće proširuje naše razumijevanje interakcije svjetlosti i materije i otvara nove mogućnosti za korištenje svjetlosti na načine koje prije nismo razmatrali”, kaže Abrahão .
