חוקרים מהאוניברסיטה העברית פיתחו מתקן שמאפשר לחומרים לבלוע כמעט 100% מהאור שפוגע בהם, גם כאשר מדובר בחומרים בעלי ספיגת אור נמוכה

מערך האנטי לייזר במעבדה באוניברסיטה העברית, השבוע צילום: אמיל סלמן

מכשירי לייזר הם התקנים שפולטים אור בצורה מרוכזת וממוקדת. צוות חוקרים מהאוניברסיטה העברית, בשיתוף עם פיזיקאים תיאורטיים מהאוניברסיטה הטכנית של וינה, מציע כעת התקן הפועל בדיוק ההפך מלייזר: במקום להגביר ולחזק את פליטת האור, המתקן מגביר את בליעתו. המתקן החדשני מסוגל להביא לבליעה של כמעט 100% מהאור הפוגע בו, בזוויות ובאופנים שונים, כולל בחומרים שיכולת בליעת האור שלהם נמוכה.

המתקן החדש הוא פריצת דרך מדעית, המשפרת בערך פי אלף את הישגי הבליעה של מתקנים קודמים. הדבר יכול להפוך לראשונה את הרעיון של אנטי-לייזר לבעל פוטנציאל יישומי. מכיוון שמדובר בטכנולוגיה חדשה, עדיין לא ברור כיצד ניתן יהיה להשתמש בה, כפי שהלייזר עצמו, כשהוצג לראשונה, היה נעדר כל שימוש – ותוך מספר עשרות שנים הפך לאחד הכלים החשובים ביותר שבידי האדם. עם זאת, אפשר לחשוב על שימושים אפשריים, כמו פיתוח חיישנים רגישים במיוחד לזיהוי גלי אור חלשים שמגיעים מכוכבים רחוקים או שיפור קליטה של אנטנות. המתקן החדש הוצג במאמר שפורסם הערב (חמישי) בכתב העת Science.

כדי להבין כיצד פועל האנטי-לייזר, יש מקום להסבר קצר כיצד פועל המקור, כלומר הלייזר. במקורות אור שונים, כמו נורות פלואורסצנטיות או נורות לד לבנות, העברת זרם חשמלי גורמת לחומר פלורסנטי להיטען באנרגיה ולפלוט אור בכיוונים שונים. תופעה זו מכונה 'פליטה ספונטנית'. בלייזרים, לעומת זאת, נעשה שימוש בתופעה אשר תוארה לראשונה על-ידי אלברט איינשטיין ב-1917 ומכונה ׳פליטה מאולצת׳. בתהליך של פליטה מאולצת מוטען חומר פלורסנטי באנרגיה (כלומר הוא הופך ל'מעורר') ואז נשלח אליו אור. מה שחזה איינשטיין הוא שפגיעת האור בחומר תאלץ אותו לפלוט במהירות חלק מהאנרגיה האצורה בו באופן מיוחד – על-ידי פליטה של אור נוסף שהוא תמיד זהה לחלוטין לאור שפגע בו. כך, החומר המעורר משמש כמגבר אופטי, שכן כל פוטון בודד שפוגע בו מביא לפליטתם של כמה פוטונים. מגברים אופטיים כאלה מותקנים למשל לאורך הסיבים האופטיים בקרקעית האוקיינוסים. "לאור יש תכונות רבות, למשל צבע (אורך גל), כיוון תנועה, קיטוב", אמר המחבר המוביל של המחקר החדש, פרופ' אוֹרי כץ מהמחלקה לפיזיקה יישומית באוניברסיטה העברית. "ופליטה מאולצת זה כמו קסם – שולחים פוטון אחד עם תכונות מסוימות ויוצאים עשרה זהים לחלוטין".

חברי צוות המעבדה באוניברסיטה העברית, השבוע. משמאל לימין: פרופ׳ אורי כץ, גיל וינברג ויבגני סלובודקיןצילום: אמיל סלמן

ההמשך בכתבה בהארץ- לקריאה לחץ פה.