realizări principale: încetinirea și oprirea unui fascicul de lumină

Lene Vestergaard Hau este un fizician danez care este în prezent profesor de Fizică și Fizică Aplicată Mallinckrodt la Universitatea Harvard. A primit un doctorat de la Universitatea Aarhus. În 1999, a condus o echipă de la Universitatea Harvard care, prin utilizarea unui condensat Bose-Einstein, a reușit să încetinească un fascicul de lumină la aproximativ 17 metri pe secundă și, în 2001, a reușit să oprească complet un fascicul. Lucrările ulterioare bazate pe aceste experimente au dus la transferul luminii în materie, apoi din materie înapoi în lumină, un proces cu implicații importante pentru criptarea cuantică și calculul cuantic. Lucrări mai recente au implicat cercetări privind interacțiunile noi dintre atomii ultracold și sistemele la scară nanoscopică. Pe lângă predarea fizicii și a fizicii aplicate, a predat știința energiei la Harvard, implicând celule fotovoltaice, Energie nucleară, Baterii și fotosinteză. Pe lângă propriile experimente și cercetări, este adesea invitată să vorbească la conferințe internaționale și este implicată în structurarea politicilor științifice ale diferitelor instituții. Ea a fost keynote speaker la EliteForsk-konferencen 2013 („Elite Research Conference”) din Copenhaga, la care au participat miniștri guvernamentali, precum și dezvoltatori de politici științifice și de cercetare din Danemarca. În semn de recunoaștere a numeroaselor sale realizări, revista Discover a recunoscut-o în 2002 ca fiind una dintre cele mai importante 50 de femei din știință.după ce a primit diploma de licență în matematică în 1984, Hau a continuat să studieze la Universitatea din Aarhus pentru diploma de master în fizică, care a fost acordată doi ani mai târziu. Pentru studiile sale de doctorat în teoria cuantică, Hau a lucrat la idei similare cu cele implicate în cablurile de fibră optică care transportă lumină, dar munca ei a implicat șiruri de atomi într-un cristal de siliciu care transportă electroni. În timp ce lucra la doctoratul ei, Hau a petrecut șapte luni la CERN, Laboratorul European pentru Fizica particulelor de lângă Geneva. Și-a luat doctoratul de la Universitatea din Aarhus din Danemarca în 1991, dar până în acest moment interesele sale de cercetare își schimbaseră direcția. În 1991 s-a alăturat Institutului Rowland pentru știință din Cambridge, Massachusetts ca membru al personalului științific, începând să exploreze posibilitățile luminii lente și a atomilor reci. În 1999, Hau a acceptat o numire de doi ani ca bursier postdoctoral la Universitatea Harvard. Formarea ei formalizată este în fizica teoretică, dar interesul ei sa mutat la cercetarea experimentală într–un efort de a crea o nouă formă de materie cunoscută sub numele de condensat Bose-Einstein. „Hau a solicitat Fundației Naționale de științe fonduri pentru a face un lot din acest condensat, dar a fost respinsă pe motiv că era o teoreticiană pentru care astfel de experimente ar fi prea greu de făcut.”Fără să se descurajeze, a câștigat finanțare alternativă și a devenit una dintre primele mână de fizicieni care au creat un astfel de condens. În septembrie 1999 a fost numită Gordon Mckay profesor de Fizică Aplicată și profesor de Fizică la Harvard. Ea a fost, de asemenea, acordat mandatului în 1999, iar acum este Mallinckrodt profesor de fizica si fizica aplicata la Harvard. În 2001 a devenit prima persoană care a oprit complet lumina, folosind un condensat Bose–Einstein pentru a realiza acest lucru. De atunci a produs cercetări abundente și noi lucrări experimentale, în transparență indusă electromagnetic, diverse domenii ale fizicii cuantice, fotonică și a contribuit la dezvoltarea de noi dispozitive cuantice și noi aplicații la scară nanometrică. Hau și asociații ei de la Universitatea Harvard „au demonstrat un control rafinat asupra luminii și materiei în mai multe experimente, dar experimentul ei cu 2 condensate este unul dintre cele mai convingătoare”. În 2006 au transferat cu succes un qubit de la lumină la o undă de materie și înapoi în lumină, folosind din nou condensate Bose–Einstein. Detaliile experimentului sunt discutate în publicația din 8 februarie 2007 a revistei Nature. Experimentul se bazează pe modul în care, conform mecanicii cuantice, atomii se pot comporta ca valuri, precum și particule. Acest lucru permite atomilor să facă unele lucruri contraintuitive, cum ar fi trecerea prin două deschideri simultan. Într–un condensat Bose-Einstein, un impuls de lumină este comprimat cu un factor de 50 de milioane, fără a pierde niciuna dintre informațiile stocate în el. În acest condensat Bose–Einstein, informațiile codificate într-un impuls de lumină pot fi transferate undelor atomice. Deoarece toți atomii se mișcă coerent, informațiile nu se dizolvă în zgomot aleatoriu. Lumina conduce o parte din cei aproximativ 1,8 milioane de atomi de sodiu ai norului pentru a intra în stări de „suprapunere cuantică”, cu o componentă cu energie mai mică care rămâne pe loc și o componentă cu energie mai mare care se deplasează între cei doi nori. Un al doilea laser de control scrie apoi forma pulsului în undele atomice. Când acest fascicul de control este oprit și pulsul de lumină dispare, copia materiei rămâne. Înainte de aceasta, cercetătorii nu puteau controla cu ușurință informațiile optice în timpul călătoriei sale, cu excepția amplificării semnalului pentru a evita decolorarea. Acest experiment realizat de Hau și colegii ei a marcat prima manipulare reușită a informațiilor optice coerente. Noul studiu este „o demonstrație frumoasă”, spune Irina Novikova, fizician la Colegiul William și Mary din Williamsburg, VA. Înainte de acest rezultat, spune ea, stocarea luminii a fost măsurată în milisecunde. „Aici sunt secunde fracționare. Este un moment foarte dramatic.”în timp ce materia se deplasează între cele două condensate Bose–Einstein, o putem prinde, potențial pentru câteva minute, și o putem remodela – schimba – în orice mod dorim. Această nouă formă de control cuantic ar putea avea, de asemenea, aplicații în domeniile în curs de dezvoltare ale procesării cuantice a informațiilor și criptografiei cuantice.”Dintre implicațiile dezvoltării, acest lucru, împărtășirea informațiilor cuantice în formă de lumină și nu doar în una, ci în două forme atomice, oferă o mare încurajare celor care speră să dezvolte computere cuantice”, a declarat Jeremy Bloxham, decan al științei la Facultatea de Arte și științe. Hau a fost distins cu Premiul George Ledlie pentru această lucrare, Rector Harvard Steven Hyman observând „munca ei este calea de rupere. Cercetările ei estompează granițele dintre știința de bază și cea aplicată, se bazează pe talentul și oamenii a două școli și mai multe departamente și oferă un exemplu literalmente strălucitor despre modul în care asumarea riscurilor intelectuale îndrăznețe duce la recompense profunde.”
în 2009 HAU și echipa răcit cu laser nori de un milion de atomi de rubidiu la doar o fracțiune de un grad peste zero absolut. Apoi au lansat acest nor atomic lung de milimetru spre un nanotub de carbon suspendat, situat la aproximativ doi centimetri distanță și încărcat la sute de volți. Rezultatele au fost publicate în 2010, anunțând noi interacțiuni între atomii reci și sistemele la scară nanometrică. Ei au observat că majoritatea atomilor au trecut, dar aproximativ 10 la milion au fost atrași inevitabil, determinându-i să accelereze dramatic atât în mișcare, cât și în temperatură. „În acest moment, atomii de viteză se separă într-un electron și un ion care se rotește în paralel în jurul nanofirului, completând fiecare orbită în doar câteva trilioane de secundă. Electronul este în cele din urmă aspirat în nanotub prin tunelare cuantică, determinând ionul său însoțitor să se îndepărteze – respins de sarcina puternică a nanotubului de 300 de volți-la o viteză de aproximativ 26 de kilometri pe secundă sau 59.000 de mile pe oră.”Atomii se pot dezintegra rapid, fără a fi nevoie să se ciocnească între ei în acest experiment. Echipa observă rapid că acest efect nu este produs de gravitație, așa cum este calculat în găurile negre care există în spațiu, ci de sarcina electrică ridicată din nanotub. Experimentul combină nanotehnologia cu atomii reci pentru a demonstra un nou tip de detector integrat de înaltă rezoluție, cu un singur atom, care poate fi în cele din urmă capabil să rezolve franjurile din interferența undelor de materie. Oamenii de știință prevăd, de asemenea, o serie de studii fundamentale cu un singur atom, posibile prin configurarea lor.
Sursa: Wikipedia