monstergolf

Monstergolven – gigantische golven die vanuit het niets opdoemen en weer verdwijnen – ontstaan niet alleen op zee. Onderzoekers hebben nu monstergolven van licht waargenomen én ontdekt dat ze deze kunnen beïnvloeden.

Schippers maken er al eeuwenlang melding van: monstergolven. Gigantische golven die op een kalme zee opdoemen en weer verdwijnen. Lang werden die verhalen afgedaan als visserslatijn, maar in 1995 ontdekten onderzoekers tijdens metingen van golven rond boorplatformen dat de schippers het bij het juiste eind hadden. Zo af en toe bleken de boorplatformen geraakt te worden door golven die veel hoger waren dan onderzoeker verwachtten.

Het experiment
Het roept een interessante vraag op: als monstergolven bestaan, kunnen ze dan ook in lichtgolven ontstaan? Onderzoekers van de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie bewijzen van wel. Ze ontwierpen daartoe optische chips met daarop kleine trilholtes waarin het licht kon worden opgesloten. Deze trilholtes waren ‘chaotisch’. Dat betekent dat ze niet perfect rond waren, waardoor het licht ongestructureerd tegen de wanden botste. Het licht in deze chaotische trilholte was daarbij gevoelig voor kleine veranderingen van bijvoorbeeld de invalshoek of de lichtkleur. Het resultaat? Een kakofonie van licht: lichtgolven plantten zich in alle richtingen voort, botsten op de wanden en creërden schijnbaar willekeurige interferentiepatronen. Om de monstergolven te kunnen onderzoeken, stuurden de onderzoekers via een kanaal korte lichtflitsen de trilholte in. Dat licht kon de trilholte via twee kanalen aan de overzijde weer verlaten. De onderzoekers zagen vervolgens dat op willekeurige posities grote pieken in lichtintensiteit ontstonden. Dat waren monstergolven.

“Het was fascinerend om met onze microscoop in deze zee van rustig klotsende lichtgolven opeens, schijnbaar uit het niets, zo’n monstergolf te zien ontstaan en deze even snel weer te zien verdwijnen, alsof er niets was gebeurd”

Kort leven
De monstergolven waren maar een kort leven beschoren. Ze hielden minder dan 200 femtoseconden (een femtoseconde is een biljardste seconde) stand. En de pieken kwamen heel lokaal voor: in een gebied met een diameter van ongeveer 200 nanometer (een nanometer is een miljardste van een meter). “Het was fascinerend om met onze microscoop in deze zee van rustig klotsende lichtgolven opeens, schijnbaar uit het niets, zo’n monstergolf te zien ontstaan en deze even snel weer te zien verdwijnen, alsof er niets was gebeurd,” vertelt onderzoeker Kobus Kuipers.

Beïnvloeden
Maar de onderzoekers observeerden de monstergolven niet alleen. Ze tonen tevens aan dat ze deze naar hun hand kunnen zetten. Dat kon bijvoorbeeld door de kanalen waardoor het licht uit de trilholte ontsnappen kon, te verbreden. Hierdoor konden golven ontsnappen mits ze onder de juiste hoek het kanaal wisten te raken. Doordat licht ontsnapt, neemt de ‘kakofonie’ in de trilholte af en is de kans dat het licht met zichzelf in de pas gaat lopen en een monstergolf vormt, groter.

Het onderzoek kan verschillende implicaties hebben. Het feit dat onderzoekers de kans dat een monstergolf ontstaat, kunnen vergroten, biedt ze tevens de gelegenheid om de grote intensiteit van de golf te gebruiken. Bijvoorbeeld voor snellere telecommunicatie, efficiëntere zonnepanelen of gevoeligere sensoren.