Ono što se dosad smatralo nemogućim, u američkom je znanstvenom laboratoriju Brookhaven National Laboratory u saveznoj državi New York eksperimentalno potvrđeno kao moguće. Tamo su, naime, znanstvenici prvi put u povijesti zabilježili da u određenim uvjetima laserska zraka – sačinjena od fotona koji ne bi trebali ostvarivati interakciju s drugim fotonima – ipak može bacati sjenu i biti neprozirnom.

Sjena svjetlosnog snopa

Dva snopa svjetlosti, koji se međusobno križaju, inače prolaze jedan kroz drugoga, tj. fotoni se neometano mimoilaze. To znači i da jedan svjetlosni snop ne može stvoriti sjenu kad je obasjan drugim, no, kako je sada pokazano u laboratoriju, laserske zrake ponekad mogu imati drugačija svojstva te stvoriti sjenu vidljivu na okolnim objektima. "Naša demonstracija vrlo kontraintuitivnog optičkog efekta poziva nas da preispitamo poznati pojam sjene", kaže voditelj istraživanja Raphael A. Abrahao.

Uvjeti pod kojima se sjena laserskog snopa može vidjeti prilično su složeni. U eksperimentu je korišten kristal rubina, kroz koji je propuštana laserska zraka strogo kontrolirane valne duljine i intenziteta. Kad je ona okomito obasjana drugom laserskom zrakom, također vrlo specifičnih karakteristika, pojavila se sjena vidljiva golim okom. Dogodilo se to zahvaljujući "nelinearnom optičkom procesu", efektu koji se događa kad jedna zraka svjetlosti dolazi u drugom i može utjecati na njegovo optičko polje.

Za potrebe eksperimenta zeleni je laser velike snage bio usmjeren kroz kocku rubina te osvijetljen plavim laserom sa strane. Zeleni laser povećava optičku apsorpciju plave iluminirajuće laserske zrake, stvarajući odgovarajuće područje u iluminirajućoj svjetlosti, što pak stvara tamnije područje koje se pojavljuje kao sjena zelene laserske zrake. Dakle, ovdje nije riječ o klasičnoj sjeni nastaloj uslijed blokiranja svjetlosti, već uslijed kompleksne interakcije među fotonima, u rubinu kao mediju koji to omogućava.

Potencijalno korisno otkriće

"Novo otkriće moglo bi se pokazati korisnim u različitim primjenama kao što su optički prekidači, uređaji u kojima svjetlost kontrolira prisutnost druge svjetlosti ili tehnologije koje zahtijevaju preciznu kontrolu prijenosa svjetlosti, poput lasera velike snage", dodaje Abrahao. Njegov je tim eksperimentalno mjerio ovisnost kontrasta sjene o snazi ​​laserske zrake te utvrdio da je njegov maksimum na približno 22%. Usporedili su taj kontrast sa sjenom stabla tijekom sunčanog dana. U svojem su radu ponudili i teorijski model koji predviđa kontrast tako dobivene sjene.

Rad koji opisuje ovo neočekivano otkriće objavljen je u znanstvenom časopisu Optica, a njegovi autori smatraju da otvara nove mogućnosti u proizvodnim procesima, snimanju fotografija i osvjetljavanju.