Egy új áttörés lehetővé tette a fizikusok számára, hogy olyan atomnyalábot hozzanak létre, amely ugyanúgy viselkedik, mint egy lézer, és elméletileg „örökké” tarthat.
Ez végül azt jelentheti, hogy a technológia a gyakorlati alkalmazás felé halad, bár még mindig vannak jelentős korlátozások.
Ez azonban óriási előrelépés az úgynevezett „atomi lézer” számára – egy atomokból álló egyetlen hullámsugár, amely egy napon alapvető fizikai állandók és mikromérnöki technológia tesztelésére használható.
A kukoricalézer már egy perce működik. Az első atomlézert az MIT csapata készítette A fizikusok 1996-ban. Az elgondolás meglehetősen egyszerűnek tűnik: ahogy a hagyományos fényalapú lézerek fotonokból állnak, amelyek szinkronban mozognak a hullámaikkal, az atomokból készült lézereknek is meg kell igazodniuk a hullámszerű természetükről, mielőtt nyalábként keverednek.
Azonban, mint sok más dolog a tudományban, könnyebb elképzelni a fogalmakat, mint érzékelni. A lézeratomban gyökér a halmazállapot hívott Bose-Einstein kondenzátorvagy BEC.
A BEC-t felhőhűtés állítja elő bozonok csak töredékére az abszolút nulla felett. Ilyen alacsony hőmérsékleten az atomok a lehető legalacsonyabb energiaállapotba süllyednek anélkül, hogy teljesen leállnának.
Amikor elérik ezeket az alacsony energiákat, a részecskék kvantumtulajdonságai nem zavarhatják egymást; Elég közel kerülnek egymáshoz ahhoz, hogy valamilyen interferenciát okozzanak, ami egy nagy sűrűségű atomfelhőt eredményez, amely egyetlen „szuperatomként” vagy anyaghullámként viselkedik.
A BEC-ek azonban egy kis ellentmondást jelentenek. Nagyon törékeny. Még a fény is elpusztíthatja a BEC-et. Tekintettel arra, hogy a BEC-ben lévő atomok Optikai lézerrel hűtjükez általában azt jelenti, hogy a BEC átmeneti.
Az atomlézer, amelyet a tudósok eddig elértek, impulzusos volt, nem sokoldalú; Ez csak egy impulzust tartalmaz, mielőtt új BEC-t kell létrehozni.
A folyamatos BEC létrehozása érdekében a hollandiai Amszterdami Egyetem kutatócsoportja felismerte, hogy valamit változtatni kell.
„A korábbi kísérletekben az atomok fokozatos hűtése egy helyen történt. A mi elrendezésünkben úgy döntöttünk, hogy a hűtési lépéseket nem időben, hanem térben terjesztjük: az atomokat mozgásra kényszerítjük, ahogy haladnak egymás utáni hűtési lépéseken keresztül.” Florian Schreck fizikus elmagyarázta.
„Végül az ultrahideg atomok a kísérlet középpontjába kerülnek, ahol felhasználhatók koherens anyaghullámok kialakítására a BEC-ben. De miközben ezeket az atomokat használják, az új atomok már úton vannak a BEC regenerálása felé. így fenn tudjuk tartani a folyamatot – lényegében örökké.”
Ez a „kísérlet szíve” az a csapda, amely megvédi a BEC-et a fénytől, egy tartály, amelyet a kísérlet időtartama alatt folyamatosan lehet tölteni.
Azonban a BEC védelme a hűtőlézerek fényétől, bár elméletileg egyszerű, a gyakorlatban ismét nehezebb volt. Nemcsak technikai akadályok voltak, hanem bürokratikus és adminisztratív akadályok is.
„Amikor 2013-ban Amszterdamba költöztünk, a hit ugrásával, kölcsönpénzzel, egy üres szobával és egy teljesen finanszírozott személyi támogatással indultunk.” Chun Chia-chen fizikus azt mondta:aki a keresést vezette.
„Hat évvel később, 2019 karácsonyának kora reggelén a kísérlet végre a célhoz ért. Az volt az ötletünk, hogy egy további lézersugarat adunk hozzá, hogy megoldjunk egy utolsó technikai problémát, és azonnal minden képünkön a BEC látható. , az első folyamatos hullám BEC.”
Most, hogy a folytonos atomlézer első része – a „folyamatos atom” rész – elkészült, a csapat szerint a következő lépés az egyenletes atomsugár fenntartása. Ezt úgy érhetik el, hogy az atomokat behatárolatlan állapotba helyezik, így vonják ki a diffúz anyaghullámot.
Elmondták, hogy stroncium atomokat használtak, a BEC-ek kedvelt választása, a lehetőség izgalmas lehetőségeket nyit meg. A stroncium BEC-ekkel végzett atomi interferometria felhasználható például relativitáselmélet és kvantummechanikai vizsgálatok elvégzésére, vagy kimutatásra. gravitációs hullámok.
„Kísérletünk egy folyamatos hullámú optikai lézer anyaghullám-analógja, teljesen visszaverő üreges tükrökkel.” A kutatók írták közleményükben.
„Ez az alapelv-demonstráció az atomoptika új, eddig hiányzó darabját adja, amely lehetővé teszi koherens folytonos hullámú eszközök felépítését.”
A keresést ben tették közzé indulat természet.
Lili Farkas az Androbit szerzője, aki hírekkel, politikával, üzleti témákkal, technológiával, sporttal, szórakozással és életmóddal foglalkozik. Célja, hogy közérthető, hasznos és megbízható információkkal segítse az olvasókat az aktuális események és fontos témák követésében.
More Stories
Apple okosgyűrű fejlesztésén dolgozhat – érkezhet az iRing
Rejtélyes marsi jelenséget azonosítottak egy elveszett NASA-űrszonda korábbi adatai alapján
Óriási aszteroida közelíti meg a Földet: a NASA szerint továbbra sincs teljes védelem