Si. Más específicamente, la velocidad grupal de las ondas electromagnéticas se puede reducir para que sea más pequeña que la velocidad grupal de las ondas acústicas, hasta el punto en que la luz puede congelarse momentáneamente en el tiempo.
La velocidad del grupo de ondas electromagnéticas viene dada por
[matemáticas] v_ {g} = \ frac {\ partial \ omega (k)} {\ partial k} [/ matemáticas]
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donde [math] \ omega [/ math] es la frecuencia, [math] k [/ math] es el número de onda y la función [math] \ omega (k) [/ math] es la relación de dispersión. Entonces, para reducir la velocidad de la luz, necesitamos que la relación de dispersión sea lo más plana posible.
Para un material isotrópico con un índice de refracción dependiente de la frecuencia, el número de onda [matemática] k (\ omega) = n (\ omega) k_0 = n (\ omega / c) [/ matemática] también depende de la frecuencia, por lo que tener*
[matemáticas] v_ {g} = \ left (\ frac {\ partial k (\ omega)} {\ partial \ omega} \ right) ^ {- 1} [/ math]
La evaluación de la derivada da
[matemáticas] v_ {g} = \ left (\ frac {\ partial} {\ partial \ omega} n (\ omega) \ frac {\ omega} {c} \ right) ^ {- 1} = \ left (\ frac {\ omega} {c} \ frac {\ partial n} {\ partial \ omega} + \ frac {n} {c} \ right) ^ {- 1} [/ math]
[matemáticas] v_ {g} = \ frac {c} {\ omega \ frac {\ partial n} {\ partial \ omega} + n} [/ matemáticas]
Para materiales no dispersivos, la derivada es cero, y la ecuación se reduce a la fórmula habitual para la velocidad del grupo [matemática] v_ {g} = c / n [/ matemática]. Para materiales altamente dispersivos, el término derivado es dominante, y la fórmula para la velocidad del grupo se convierte en [matemática] v_ {g} \ aprox c / \ omega \ frac {\ partial n} {\ partial \ omega} [/ matemática]. Entonces, para que la luz se propague lentamente, el índice de refracción debe ser muy dispersivo.
Se puede lograr una fuerte dispersión mediante la ingeniería de resonancias atómicas, a través de la interferencia de amplitudes de transición cuántica como en la transparencia inducida electromagnéticamente. O modificando el índice de refracción efectivo, con cristales fotónicos u otras nanoestructuras.
En el caso de la transparencia inducida electromagnéticamente, la interferencia entre las transiciones de electrones en un sistema de tres estados conduce a una reducción estrecha en la absorción [matemática] \ kappa [/ matemática] (línea gris en la figura a continuación), que es la parte imaginaria del índice de refracción complejo [matemáticas] n = n ‘+ i \ kappa [/ matemáticas] Por las relaciones Kramers-Kronig, esto se traduce en una parte real que cambia rápidamente del índice de refracción (línea azul en la figura a continuación) dentro de un estrecho región. Para la frecuencia central, para la cual la absorción es cero y la pendiente es más alta, los fotones viajarán a velocidades muy lentas.
Al jugar trucos más sofisticados, con Condensados de Bose-Einstein, por ejemplo, la velocidad del grupo se puede reducir aún más, hasta el punto en que el movimiento de los fotones se puede detener por completo, como se explica en el siguiente video.
* Estrictamente hablando, hay un ligero movimiento de la mano en esta derivación. La relación de dispersión en general, depende de la frecuencia, dirección y longitud de onda. Especialmente para estructuras artificiales como cristales fotónicos.