Fizikai sako, kad jie sukūrė atominį lazerį, kuris gali veikti „amžinai“

Naujas proveržis leido fizikai sukurti atomų spindulį, kuris elgiasi taip pat kaip lazeris ir teoriškai gali likti „amžinai“.

Tai galiausiai gali reikšti, kad technologija pradedama praktiškai pritaikyti, nors vis dar taikomi dideli apribojimai.

Tačiau tai yra didelis žingsnis į priekį vadinamajam „atominiam lazeriui“: pluoštas, sudarytas iš atomų, žygiuojančių kaip viena banga, kurį vieną dieną būtų galima panaudoti pagrindinėms fizinėms konstantoms ir inžinierių tikslumo technologijoms išbandyti.

Atominiai lazeriai buvo maždaug minutę. Pirmąjį atominį lazerį sukūrė MIT komanda fizikai dar 1996 m. Sąvoka skamba pakankamai paprastai: kaip tradicinis šviesos lazeris susideda iš fotonų, judančių su sinchronizuotomis bangomis, taip ir iš atomų pagamintam lazeriui reikės savo bangos prigimties, kad būtų galima sumaišyti kaip žaibas.

Tačiau, kaip ir daugelį dalykų moksle, lengviau įsivaizduoti, nei suvokti. Atominio lazerio šaknyje yra a Medžiagos būsena paskambino Bose-Einšteino kondensatasarba BEC.

BEC sukuriamas aušinant debesį bozonai tik trupmenai virš absoliutaus nulio. Esant tokioms žemoms temperatūroms, atomai nugrimzta į žemiausią įmanomą energijos būseną visiškai nesustodami.

Kai jos pasiekia šias mažas energijas, dalelių kvantinės savybės nebegali trukdyti viena kitai; jie juda pakankamai arti vienas kito, kad persidengtų, todėl susidaro didelio tankio atomų debesis, kuris elgiasi kaip „superatomas“ arba materijos banga.

Tačiau BEC yra tam tikras paradoksas. Jie yra labai trapūs; net šviesa gali sunaikinti BEC. Kadangi BEC atomai yra aušinamas naudojant optinius lazeriustai paprastai reiškia, kad BEC egzistavimas yra trumpalaikis.

Atominiai lazeriai, kuriuos mokslininkams pavyko pasiekti iki šiol, buvo impulsiniai, o ne nuolatiniai; ir apima tik vieno impulso paleidimą prieš sukuriant naują BEC.

Norėdami sukurti nuolatinį BEC, Amsterdamo universiteto Nyderlanduose mokslininkų komanda suprato, kad reikia kažką keisti.

“Ankstesniuose eksperimentuose laipsniškas atomų aušinimas buvo atliekamas vienoje vietoje. Savo sąrankoje nusprendėme paskirstyti aušinimo etapus ne laikui bėgant, o erdvėje: priverčiame atomus judėti, kai jie juda per nuoseklius aušinimo veiksmus”. aiškino fizikas Florianas Šrekas.

“Galų gale ultrašalti atomai patenka į eksperimento esmę, kur juos galima panaudoti koherentinėms medžiagos bangoms formuoti BEC. Tačiau kol šie atomai naudojami, nauji atomai jau ruošiasi papildyti BEC. Tokiu būdu galime tęsti procesą iš esmės amžinai.

Ta „eksperimento širdis“ yra spąstai, apsaugantys BEC nuo šviesos, rezervuaras, kurį galima nuolat papildyti, kol vyksta eksperimentas.

Tačiau apsaugoti BEC nuo aušinimo lazerio sukuriamos šviesos, nors teoriškai paprasta, praktikoje vėlgi buvo šiek tiek sunkiau. Buvo ne tik techninių, bet ir biurokratinių bei administracinių kliūčių.

„2013 m. persikėlę į Amsterdamą pradėjome nuo tikėjimo šuolio, skolintų lėšų, tuščio kambario ir komandos, finansuojamos vien iš asmeninių dotacijų. sakė fizikas Chun-Chia Chenkuris vadovavo tyrimui.

„Po šešerių metų, ankstų 2019 m. Kalėdų rytą, eksperimentas pagaliau priartėjo prie darbo. Mums kilo mintis pridėti papildomą lazerio spindulį, kad išspręstume dar vieną techninį nesklandumą, ir akimirksniu kiekviena mūsų padaryta nuotrauka parodė BEC, pirmoji ištisinė banga BEC”.

Dabar, kai buvo atlikta pirmoji atominio kontinuumo lazerio dalis, „atomo kontinuumo“ dalis, kitas žingsnis, pasak komandos, yra dirbti, kad būtų išlaikytas stabilus atomo pluoštas. Jie galėtų tai padaryti perkeldami atomus į nesulaikytą būseną ir taip išgaudami sklindančią materijos bangą.

Kadangi jie naudojo stroncio atomus, populiarų BEC pasirinkimą, perspektyva atveria įdomių galimybių, sakė jie. Pavyzdžiui, atominė interferometrija naudojant stroncio BEC gali būti naudojama reliatyvumo ir kvantinės mechanikos tyrimams atlikti arba aptikti. gravitacinės bangos.

“Mūsų eksperimentas yra nepertraukiamo bangos optinio lazerio materijos bangos analogas su visiškai atspindinčiais ertmės veidrodžiais.” savo darbe rašė mokslininkai.

„Šis principo įrodymas suteikia naują atominės optikos gabalą, kurio iki šiol trūko, todėl galima sukurti nuolatinius koherentinės medžiagos bangų įrenginius.

Tyrimas buvo paskelbtas m Gamta.

Leave a Reply

Your email address will not be published.