Kilka dni przed Wielkanocą, krajowe media puściły news w dziale popularyzacji nauki z mocnym tytułem,: "jądro ciemności",w którym jest informacja o skonstruowaniu przez fizyków brytyjskich z londyńskiego "National Physical Laboratory " najczarniejszego materiału.
Vantablack[Super Black],bo taka jego nazwa, pochłania 99,9965% padającego na niego promieniowania o częstotliwościach z całego widma światła widzialnego.Materiał Vantablack może mieć postać folii o grubości rzędu dziesiętnych części milimetra,której struktura składa się z nanorurek węglowych o średnicy rzędu 1-4 nanometrów [10^(-9)m] ustawionych prostopadle do płaszczyzny folii i bardzo gęsto obok siebie [ok. miliarda sztuk na 1 cm^2].
Źródło foto: 2020 Science/Andrew Maynard
Vantablack ma bardzo niezwykłe właściwości fizyczne,oprócz tej,że jest idealnie czarny,czyli prawie całkowicie pochłania fotony światł. Lecz nie o tym ta notatka.Przy wielu komunikatach o Vantablacku słuchacze/czytelnicy mieli możlwość zadawania pytań,komentowania,snucia pomysłów co do perspektyw jego praktycznego zastosowania.
Taki aktywny odbiór newsa popularnonaukowego, daje okazję -przypadkowemu świadkowi-określenia poziomu i wartości wiedzy z fizyki, jaką wynosi młody obywatel naszego kraju ze szkoły średniej ,bądź co bądź powszechnie odbywanej [lub jaką wyniósł i zapamiętał, gdy był uczniem dawno temu].
Nie mogę napisać,że mi włosy stanęły dęba ,podczas przeglądania[lub słuchania w odbiorze TV i PR ]tych pytań i komentarzy, gdyż od wielu lat strzygę się na krótkiego "jeża",toteż poprzestanę na czymś widzialnym dla czytelnika: gdy ochłonąłem i wyszedłem z szoku rozpoczęłem pisanie tej notki.
Prawie wszystkich komentatorów[których wypowiedzi czytałem] intrygowało coś takiego:
"Jak długo to coś, może "wchłaniać" fotony? "
"No i co się dzieje, jak się skończy "pojemność fotonowa" tego czegoś?"
" Jakoś nie wierzę, żeby "toto" mogło bez końca "więzić" fotony, bo to byłaby taka swoista czarna dziura na fotony! "
Pytania sygnalizują niezbicie ,że pytający mają znikomą wiedzę na temat fotonów, lub wiedza posiadana - jest błędna,fałszywa.
Powszechnie sądzi się ,że światło biegnące np. od żarówki do naszych oczu,w trakcie ruchu pomiędzy źródłem a detektorem/okiem - to rój,strumień fotonów.Tymczasem to nieprawda.
Fotony pojawiają się tylko wówczas, gdy światło jest emitowane przez substancję[ w aktach emisji], oraz gdy światło natrafia na substancję materialną i jest pochłaniane przez nią.
Sposób emitowania fal ExB [światła], oraz ich pochłaniania przez substancję [atomy,molekuły] jest więc dyskretny,nieciągły,czli wtedy i tylko wtedy, pojawiają się fotony/kwanty pola ExB.
Foton jednak nie jest takim obiektem kwantowym jak np.proton lub elektron,chociaż ktoś wpadł na pomysł wsadzenia fotonu do talicy podstawowych cząstek elemntarnych Modelu Standardowego.Cząstki emmentarne oddziaływują między sobą,podlegają rozproszeniu,np.elektron na elektronie.Fotony nie mają tej własności.Nie można zobaczyć światła - oświetlając go światłem. Foton rozprasza się [odbija się] na układach atomów.
Fotony nie mają masy spoczynkowej i jednoczesnie nigdy nie są w spoczynku,są zawsze w ciągłym ruchu.Powiem żargonem fizyki: nie istnieje układ odniesienia, w którym foton jest nieruchomy.
Pochłanianie światła przez przez dowolny materiał [np.vantablack] nie jest więc gromadzeniem fotonów w obrębie tej substancji, lecz zniknięciem fotonów."Połyka"foton pojedynczy atom pojedynczy, lub grupa atomów tworzących molekułę chemiczną danej substancji.
Foton jestściśle określoną porcją energii pola ExB o wartości zależnej od częstotliwości drgań pola[lub długości fali elektomagnetycznej]
E(fotonu) = h*f gdzie
h-stała Plancka = f- częstotliwość
W takim razie,atom po absorpcji fotonu zyskał jego energię,co objawia się przejściem elektronów w atomie na wyżej/dalej położone - względem jądra atomu- dozwolone poziomy energetyczne.W makroskopowej próbce materiału absorbującego fotony stwierdzamy przyrost energii wewnętrznej[wydzielanie się ciepła], oraz temperatury.
Opis mechanizmu prawie całkowitego pochłaniania fotonów przez vantablack, wymaga dodatkowej wiedzy na temat spinu fotonów,gdyż wykryto,iż foton w tym materiale podlega wielokrotnemu odbiciu w szczelinie pomiędzy nanorurkami,od atomów tworzących ich ścianki tracąc stopniowo energię,aż do ostatecznego zniknięcia w atomie węgla.
Możliwe ,że badanie zachowań fotonów w nano-świecie atomowym wykryje nieznane dotychczas własności kwantowej natury światła,tego najbardziej tajemniczego bytu przyrody.
Literatura
surrenanosystems.com.
