Kun ääni muuttuu aseeksi (tiedettä!)

Kuvittele laseri, joka ei loista valoa. Kuulostaa hullulta? Rochesterin yliopiston tutkijat juuri kehittivät sellaisen – äänellä toimivan version. Ja vitsi on tarkoituksella: tämä on paljon siistimpi kuin luulet.

Perinteiset laserit ampuvat fotoneita eli valohiukkasia. Ne leikkaavat metallia, lukevat kassalla tavaroita ja korjaavat silmiä. Entä jos sama temppu onnistuisi äänellä?

Mikä ihmeen fononi?

Valo koostuu fotoneista. Ääni koostuu fononeista. Ne ovat värinän hitaita palasia, nanometrin kokoisia. Niitä ei näe paljain silmin, vaan tarvitaan erikoisvälineitä. Aiemmin kukaan ei osannut ohjata niitä kunnolla.

Lopulta professori Nick Vamivakas ja porukka keksivät keinon. He nappasivat fononit optisilla pinsetteillä – lasereilla, jotka pitävät kiinni minihiukkasista. Silti ongelma jäi: laite oli täynnä kohinaa, kuin kuiskaus metallikonsertissa.

Kohinan karkotus nerokkaasti

Kaikissa lasereissa piileskelee häiriötä. Etältä näyttää tasainen säde, mutta lähellä on sattumanvaraisia pomppuja. Se haittaa, jos mittaat jotain tarkkaa, kuten maan painovoimaa. Kohina sekoittaa kaiken.

Tutkijat keksivät puristustekniikan. Se litistää häiriön sivusuuntiin ja vahvistaa tärkeää signaalia. Tuloksena puhtaampi fononilaser kuin mikään valolaseri.

Miksi tämä on iso juttu?

Painovoiman mittaus muuttaa pelin. GPS on kätevä, mutta satelliitit voi tukkia, häiritä tai ne pettää. Ne eivät toimi veden alla, syvällä sisällä tai kielletyillä alueilla.

Entä jos puhelimesi tunnistaisi paikkansa painovoimalla? Kvanttikompassit eli painovoimanavigointi toimivat missä vain, ilman satelliitteja. Ne ovat hakkeroimattomia ja aina valmiina.

Tämä fononilaser vie kohti unelmaa. Vielä ei ole valmista, mutta askel on otettu.

Laajempi näkymä

Fysiikassa toistuu sama kuvio: kun hallitset yhden jutun, voit kokeilla toista. Ensimmäinen laseri syntyi 60-luvulla. Äänilaser vei vuosikymmeniä. Nyt ovi on auki uusille.

Ehkä saadaan elektronilasereita tai tuntemattomien hiukkasten versioita. Fysiikan raja ei ole uusien löytöjen metsästys, vaan vanhojen hallinta uusilla tavoilla.

Siinä piilee todellinen tarina.