Store danske naturvidenskabs­folk: Lene Hau

Lene Hau er født i Vejle og har en ph.d. i faststoffysik fra Aarhus Universitet. I 1999 blev hun headhuntet til en professorstilling på Harvard University i Boston, hvor hun siden har frembragt de epokegørende resultater, som har gjort hende verdensberømt.

Først lykkedes det hende at bremse lysets hastighed fra tæt ved 1 milliard km/t til 60 km/t. Siden havde hun succes med at standse lyset helt, og senest har hun standset lyset ét sted og ladet det genopstå et andet, fortæller Jan W. Thomsen, ph.d. og lektor i fysik på Afdeling for Kvanteoptik og Ultrakolde Atomer på Niels Bohr Institutet. Her arbejder han med et beslægtet område – udvikling af atomure til fremtidens rumnavigeringssystemer.

De såkaldt “kolde atomer” spiller en afgørende rolle i Lene Haus forskning. Atomer har normalt en temperatur på ca. 23 grader celsius, hvilket svarer til, at de har en hastighed på ca. 100 m/sek. Ved at påvirke atomerne med laserlys og optiske teknikker kan man trække energien ud af dem, så hastigheden bliver 2 mm/sek. Hvis man samtidig køler gassen ned til tæt ved minus 273,15 grader – den teoretisk set lavest mulige temperatur, hvor alting står stille, og atomerne bevæger sig i takt og opfører sig som én enhed – står man tilbage med en ultrakold kvantegas.

Laserlys og kvantegas
Det er præcis sådan en gas, Lene Hau har skabt og efterfølgende indfanget og standset lyset i. Haus eksperimenter foregår i en enorm konstruktion i hendes Harvard-laboratorium. Her har hun udviklet et vakuum-kammer indeholdende den ultrakolde kvantegas med et brydningsindeks, der varierer ekstremt meget, når man ændrer lysets frekvens. Det gør, at en lyspuls har svært ved at trænge igennem den, forklarer Jan W. Thomsen.

“Når man sender en laserstråle ind i den ultrakolde kvantegas, omdannes gassen til et blandingsprodukt af atomer og laserlys. Ind i denne blanding sendes nu en lyspuls, der bremses ned, når den bevæger sig gennem kvantegassen. Ved samtidig at bestråle gassen og lyspulsen med endnu et laserlys opnår Lene Hau, at gassen ikke absorberer lyset, men derimod bliver transparent – samtidig med at den kraftige variation i brydningsindekset fastholdes”.

Ifølge Jan W. Thomsen har Lene Hau opnået sit seneste resultat – at flytte lyset – ved at skabe samspil mellem to uafhængige kvantegasser i et vakuum-kammer. Hun sendte en lyspuls ind i den første sky, hvor lyset blev stoppet og slukket, hvorefter hun genskabte den samme lyspuls i den anden sky, uden at den information, der var lagret i lyset, gik tabt. Det fik atter videnskabsfolk verden over til at spærre øjnene op.

The Hau Lab
Dengang Lene Hau begyndte med sine eksperimenter, blev der ellers rystet grundigt på hovedet af hende i forskerkredse. I dag er NASA og det amerikanske flyvevåben blandt hovedsponsorerne af hendes omkostningstunge laboratorium – The Hau Lab – på Harvard. Men hvad kan disse organisationer – og verden som helhed – forvente, at hendes forskning fører til af konkrete resultater til gavn for menneskeheden?

“Der er først og fremmest tale om grundforskning, og om grundforskning kan man generelt sige, at det er uhyre vanskeligt at forudse, hvilke produkter den munder ud i. Men med Lene Hau begynder vi faktisk at ane en hel række konkrete perspektiver. Meget tyder fx på, at hendes forskning er et første afgørende skridt i retning af at bygge en ekstremt hurtig kvantecomputer. Det vil sige en computer baseret på kvantemekanikkens love, hvor man benytter optiske harddiske i stedet for traditionelle”, siger Jan W. Thomsen, der ikke tør spå om, hvornår kvantecomputere bliver tilgængelige. Kun, at det har lange udsigter.