Wetenschappers hebben monstergolven van licht waargenomen in een experiment. Dat klinkt heel indrukwekkend, monstergolven, maar wat is er zo bijzonder aan? En wat kunnen we ermee?
Monstergolven zijn onwaarschijnlijk grote golven die uit het niets lijken te komen en net zo plotseling weer verdwijnen. Op zee komen ze voor, maar ook in licht.
Op basis van die eigenschappen probeerden wetenschappers van het Amolf-instituut zelf monstergolven op te wekken in licht. Het Amolf houdt zich bezig met onder andere nanofotonica; het bestuderen van licht op zeer kleine schaal.
Monstergolven in licht kunnen bijvoorbeeld voor sneller internet gebruikt worden. Internet loopt immers via glasvezelkabels waar een lichtsignaal doorheen loopt. Het beheersen van de kracht van dat licht kan de snelheid flink verhogen en het systeem misschien ook energiezuiniger maken.
Willekeurig gekrioel van lichtgolven
Om te testen of monstergolven kunstmatig opgeroepen konden worden, ontwierpen de Amolf-onderzoekers optische chips met daarop kleine trilholtes waarin zij licht schoten. Een trilholte is reflecterend voor golfsoorten van een specifieke frequentie, waardoor die frequentie versterkt kan worden. Ze kozen voor zogenaamde chaotische trilholtes. Deze zijn niet perfect rond, waardoor de lichtgolven meer willekeurig tegen de wand botsen. Door licht onder bepaalde hoeken en kleuren in de trilholtes te schijnen, creëerden ze een schijnbaar willekeurig gekrioel van lichtgolven.
De onderzoekers schoten hele korte lichtflitsen de trilholtes in, met twee of meer ontsnappingskanalen aan de andere kant van de holte. Ze onderzochten vervolgens het lichtgedrag met zowel computersimulaties als experimenten. Ze zagen dat af en toe op willekeurige posities grote pieken in lichtintensiteit ontstonden: de monstergolven.
De lichtpieken duurden minder dan tweehonderd femtoseconden (een biljardste van een seconde). ‘Het was fascinerend om met onze microscoop in deze zee van rustig klotsende lichtgolven opeens, schijnbaar uit het niets, een monstergolf te zien ontstaan en deze weer te zien verdwijnen alsof er niets was gebeurd’, vertelt groepsleider Kobus Kuipers van het Amolf.
Monstergolven temmen
Het onderzoeksteam wist het ontstaan van monstergolven deels onder controle te krijgen, ondanks de ogenschijnlijke chaos in trilholtes. Ze konden bijvoorbeeld lichtgolven onder een specifieke hoek laten ontsnappen door variatie in de grootte van de ontsnappingskanalen. Daardoor nam de chaos in de overgebleven golven af en ontstonden er regelmatigere patronen. De kans op het ontstaan van een monstergolf werd groter. Het lichtgolven gingen met elkaar in de pas lopen en konden elkaar zo versterken.
Met de monstergolven onder controle kunnen ze toegepast worden in bijvoorbeeld glasvezelkabels, efficiëntere zonnecellen en gevoeligere sensoren.
Lees ook:
- Ook op zee komen monstergolven voor. Maar hoe ontstaan ze? Lees ons artikel uit New Scientist #18 op Blendle (0,89 euro)
- Natuurkundigen slagen erin materie te maken uit licht
- Microgolven houden plasma stabiel
- ‘Blauw licht smartphone ontregelt biologische klok’