Новий прорив дозволив фізикам створити промінь атомів, який поводиться так само, як лазер, і теоретично може тривати «вічно».
Це, нарешті, може означати, що технологія на шляху до практичного застосування, хоча існують значні обмеження, які все ще діють.
Однак це величезний крок уперед для того, що відомо як «атомний лазер» – єдиний хвильовий промінь з атомів, який одного дня може бути використаний для перевірки фундаментальних фізичних констант і мікроінженерних технологій.
Кукурудзяний лазер існує вже хвилину. Перший атомний лазер був створений командою з Массачусетського технологічного інституту Фізики в 1996 році. Концепція здається досить простою: так само, як традиційні лазери на основі світла складаються з фотонів, які рухаються синхронно зі своїми хвилями, лазери, виготовлені з атомів, вимагають, щоб їх хвилеподібна природа вирівнялася, перш ніж вони змішуються у вигляді променя.
Однак, як і багато чого в науці, легше візуалізувати поняття, ніж сприймати. У лазерному атомі корінь є a стан речовини дзвонив Конденсатор Бозе-Ейнштейнаабо BEC.
BEC утворюється за допомогою охолодження від хмари бозони лише на частку вище абсолютного нуля. При таких низьких температурах атоми опускаються до найменшого можливого енергетичного стану, не зупиняючись повністю.
Коли вони досягають цих низьких енергій, квантові властивості частинок не можуть заважати один одному; Вони наближаються один до одного досить близько, щоб викликати якусь інтерференцію, що призводить до хмари з високою щільністю атомів, яка поводиться як один «суператом» або хвиля матерії.
Однак BEC – це трохи протиріччя. Він дуже крихкий. Навіть світло може знищити BEC. Враховуючи, що атоми в BEC є Охолоджується оптичним лазеромце зазвичай означає, що BEC є ефемерним.
Атомний лазер, якого вчені змогли досягти досі, був імпульсним, а не універсальним; Він включає лише один імпульс, який запускається, перш ніж потрібно створити новий BEC.
Щоб створити безперервний BEC, команда дослідників з Університету Амстердама в Нідерландах зрозуміла, що потрібно щось змінити.
«У попередніх експериментах поступове охолодження атомів відбувалося в одному місці. У нашій установці ми вирішили поширювати етапи охолодження не в часі, а в просторі: ми змушуємо атоми рухатися, коли вони просуваються через послідовні етапи охолодження», Про це пояснив фізик Флоріан Шрек.
«Зрештою, ультрахолодні атоми потрапляють у суть експерименту, де їх можна використовувати для формування хвиль когерентної матерії в BEC. Але під час використання цих атомів нові атоми вже на шляху до регенерації BEC. Таким чином, ми можемо продовжувати процес – по суті, назавжди».
Це «серце експерименту» — пастка, яка захищає BEC від світла, резервуар, який можна постійно поповнювати протягом експерименту.
Однак захист BEC від світла охолоджуючих лазерів, хоча і просто в теорії, знову ж таки була складнішою на практиці. Були не тільки технічні перешкоди, а й бюрократичні та адміністративні перешкоди.
«Переїздивши в Амстердам у 2013 році, ми почали з стрибка віри, позичених грошей, порожньої кімнати та повністю профінансованої команди особистих грантів», Фізик Чун Чиа-чен сказав:який керував пошуком.
“Шість років потому, в перші години різдвяного ранку 2019 року, експеримент нарешті завершився. У нас виникла ідея додати додатковий лазерний промінь, щоб вирішити останню технічну проблему, і миттєво кожен знімок, який ми зробили, показав BEC , перша безперервна хвиля BEC».
Тепер, коли перша частина безперервного атомного лазера – частина “безперервного атома” – була досягнута, команда сказала, що наступним кроком є підтримка стійкого атомного променя. Вони можуть досягти цього, переміщаючи атоми в необмежений стан, витягуючи таким чином хвилю дифузної речовини.
Вони сказали, що використовували атоми стронцію, популярний вибір для BEC, ця можливість відкриває захоплюючі можливості. Атомна інтерферометрія з BEC стронцію може бути використана, наприклад, для проведення досліджень у теорії відносності та квантової механіки або для виявлення гравітаційні хвилі.
«Наш експеримент є аналогом матеріальної хвилі оптичного лазера безперервної хвилі з повністю відбиваючими дзеркалами резонатора», Написали дослідники у своїй статті.
«Ця демонстрація принципу надає новий, досі відсутній фрагмент атомної оптики, що дозволяє створювати когерентні пристрої безперервних хвиль».
Пошук був опублікований в темпераментний характер.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
