Физики говорят, что создали атомный лазер, который может работать «вечно»

Новый прорыв позволил физикам создать пучок атомов, который ведет себя так же, как лазер, и теоретически может работать «вечно».

В конечном итоге это может означать, что технология находится на пути к практическому применению, хотя все еще существуют значительные ограничения.

Тем не менее, это огромный шаг вперед для так называемого «атомного лазера» — одноволнового луча, состоящего из атомов, который однажды можно будет использовать для проверки фундаментальных физических констант и микроинженерных технологий.

Кукурузный лазер существует уже минуту. Первый атомный лазер был создан командой Массачусетского технологического института. Физики в 1996 году. Концепция кажется довольно простой: так же, как традиционные лазеры на основе света состоят из фотонов, которые движутся синхронно со своими волнами, лазеры, состоящие из атомов, требуют, чтобы их волнообразная природа выравнивалась, прежде чем они смешаются в луч.

Однако, как и со многими вещами в науке, легче визуализировать концепции, чем воспринимать. В лазерном корне атома есть состояние вещества называется Конденсатор Бозе-Эйнштейнаили БЭК.

БЭК генерируется облачным охлаждением из бозоны чуть выше абсолютного нуля. При таких низких температурах атомы переходят в самое низкое энергетическое состояние, не останавливаясь полностью.

Когда они достигают этих низких энергий, квантовые свойства частиц не могут мешать друг другу; Они подходят друг к другу достаточно близко, чтобы вызвать некоторую интерференцию, в результате чего образуется облако атомов высокой плотности, которое ведет себя как один «суператом» или волна материи.

Тем не менее, BEC немного противоречивы. Он очень хрупкий. Даже свет может разрушить БЭК. Учитывая, что атомы в БЭК Охлаждение оптическим лазеромэто обычно означает, что BEC является эфемерным.

Атомный лазер, который ученым удалось создать, был импульсным, а не универсальным; Он включает в себя только один импульс, прежде чем необходимо создать новый BEC.

READ  NASA InSight зафиксировал единственный восход солнца на Марсе

Чтобы создать непрерывный BEC, группа исследователей из Амстердамского университета в Нидерландах поняла, что необходимо что-то изменить.

«В предыдущих экспериментах постепенное охлаждение атомов производилось в одном месте. В нашей установке мы решили распространять этапы охлаждения не во времени, а в пространстве: мы заставляем атомы двигаться по мере их прохождения через последовательные этапы охлаждения». Физик Флориан Шрек объяснил.

«В конце концов ультрахолодные атомы попадают в сердцевину эксперимента, где их можно использовать для формирования когерентных волн материи в БЭК. Но при использовании этих атомов новые атомы уже находятся на пути к регенерации БЭК. таким образом, мы можем продолжать процесс — по сути, навсегда».

Это «сердце эксперимента» — ловушка, защищающая БЭК от света, резервуар, который можно постоянно пополнять на протяжении всего эксперимента.

Однако защита БЭК от света охлаждающих лазеров, хотя и проста в теории, на практике снова оказалась более сложной. Были не только технические препятствия, но и бюрократические и административные препятствия.

«Переехав в Амстердам в 2013 году, мы начали с прыжка веры, заемных денег, пустой комнаты и полностью финансируемой команды личных грантов», Физик Чун Чиа-чен сказал:который руководил поиском.

«Шесть лет спустя, в ранние часы рождественского утра 2019 года, эксперимент наконец-то завершился. У нас появилась идея добавить дополнительный лазерный луч, чтобы решить последнюю техническую проблему, и мгновенно каждый сделанный нами снимок показывал БЭК. , первая непрерывная волна БЭК».

Теперь, когда первая часть лазера с непрерывным атомом — часть «непрерывного атома» — была достигнута, команда заявила, что следующим шагом будет поддержание устойчивого атомного луча. Они могут достичь этого, переводя атомы в неограниченное состояние, таким образом извлекая диффузную волну материи.

READ  These hoverboards may actually work...but only on the moon

Они сказали, что использовали атомы стронция, популярный выбор для БЭК, возможность открывает захватывающие возможности. Атомная интерферометрия с БЭК стронция может быть использована, например, для исследований в области теории относительности и квантовой механики или для обнаружения гравитационные волны.

«Наш эксперимент представляет собой материальный аналог оптического лазера с непрерывной волной и полностью отражающими резонаторными зеркалами». Исследователи написали в своей статье.

«Эта экспериментальная демонстрация обеспечивает новую, до сих пор отсутствовавшую часть атомной оптики, позволяющую создавать когерентные устройства с непрерывной волной».

Поиск был опубликован в вспыльчивый характер.

Olga Dmitrieva

Любитель алкоголя. Возмутитель спокойствия. Интроверт. Студент. Любитель социальных сетей. Веб-ниндзя. Поклонник Бэкона. Читатель

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Наверх