Physicists Say They’ve Built an Atom Laser That Can Run ‘Forever’

Nov preboj je fizikom omogočil, da ustvarijo žarek atomov, ki se obnaša podobno kot laser in bi teoretično lahko trajal “večno”.

Končno to lahko pomeni, da je tehnologija na poti k praktični uporabi, čeprav še vedno veljajo pomembne omejitve.

Kljub temu gre za velik korak naprej v tako imenovanem “atomskem laserju” – žarku, sestavljenem iz atomov, ki se gibljejo kot en sam val, ki se bo nekega dne uporabljal za testiranje osnovnih fizikalnih konstant in bo mogoče narediti inženirsko natančno tehnologijo.

Atomski laserji so prisotni že minuto. Prvi atomski laser je bil MIT. je ustvarila ekipa fizik leta 1996, Koncept se sliši zelo preprosto: tako kot je običajen laser na osnovi svetlobe sestavljen iz fotonov, ki se gibljejo sinhronizirano s svojimi valovi, se mora laser, sestavljen iz atomov, uskladiti z njihovo valovno naravo, preden jih premešate v žarek.

Kot pri mnogih stvareh v znanosti pa je koncept lažje uresničiti. Laser v korenu atoma je a stanje snovi poklical k Bose-Einsteinov kondenzatali BEC.

BEC nastane s hlajenjem oblaka bozon Le delček nad absolutno ničlo. Pri tako nizki temperaturi se atomi potopijo v najnižje možno energijsko stanje, ne da bi se popolnoma ustavili.

Ko dosežejo te nižje energije, kvantne lastnosti delcev ne morejo več posegati drug v drugega; Pomikajo se tako blizu drug drugemu, da se prekrivajo, kar ima za posledico oblak atomov visoke gostote, ki se obnaša kot “super atom” ali val snovi.

Vendar pa so BEC nekaj protislovja. So zelo občutljivi; Svetloba lahko uniči tudi BEC. Glede na to, da so atomi v BEC Ohlajeno z optičnim laserjemTo običajno pomeni, da je obstoj BEC minljiv.

READ  "Neverjetne" ugotovitve dokazujejo obstoj vesoljske plazemske nevihte. Novice o znanosti in tehnologiji

Atomski laserji, ki so jih znanstveniki dosegli do danes, so impulzni in ne nenehno spreminjani; in vključuje sprožitev samo enega impulza, preden je treba ustvariti nov BEC.

Da bi ustvarili neprekinjen BEC, je skupina raziskovalcev z Univerze v Amsterdamu na Nizozemskem ugotovila, da je treba nekaj spremeniti.

“V prejšnjih poskusih je bilo postopno hlajenje atomov izvedeno na enem mestu. V naši postavitvi smo se odločili, da bomo faze hlajenja porazdelili skozi čas, vendar v prostoru: atome premikamo, medtem ko so bili v zaporednih fazah hlajenja. napredek. skozi Fizik Florian Schreck je pojasnil,

“Končno ultrahladni atomi pridejo v središče eksperimenta, kjer jih je mogoče uporabiti za ustvarjanje koherentnih valovanja snovi v BEC. Toda medtem ko se ti atomi uporabljajo, so potrebni novi za ponovno polnjenje BEC. Atomi so že na svojem Na ta način lahko nadaljujemo proces – v bistvu za vedno.”

To ‘srce eksperimenta’ je mreža, ki ščiti BEC pred svetlobo, rezervoar, ki ga je mogoče neprekinjeno polniti, dokler eksperiment teče.

Zaščita BEC pred svetlobo, ki jo proizvaja hladilni laser, je bila načeloma preprosta, vendar je bila v praksi spet nekoliko težja. Niso bile samo tehnične omejitve, ampak tudi birokratske in administrativne.

“Ko smo se preselili v Amsterdam leta 2013, smo začeli s preskokom vere, izposojenim denarjem, prazno sobo in ekipo, ki se je v celoti financirala iz individualnih donacij,” Fizik Chun-chia Cheno je dejalki je vodil raziskavo.

“Šest let pozneje, v zgodnjih urah božičnega jutra 2019, je bil eksperiment končno na robu dela. Imeli smo idejo, da bi dodali dodatni laserski žarek, da bi rešili zadnjo tehnično težavo, in takoj je bila vsaka slika, ki smo jo posneli, bila prikazan v BEC, prvi BEC z neprekinjenim valom.”

READ  The President's Budget and the State of NASA on This Week @NASA – April 1, 2022 - NASA

Zdaj, ko je bil realiziran prvi del neprekinjenega atomskega laserja – del “neprekinjenega atoma”, je naslednji korak, je dejala ekipa, dela na ohranjanju stabilnega atomskega žarka. To lahko dosežejo tako, da atome premaknejo v nenadzorovano stanje, s čimer omogočijo razmnoževalnemu materialu, da oddaja val.

Ker so uporabili atome stroncija, ki so priljubljena alternativa BEC, obeti odpirajo razburljive priložnosti, je dejal. Na primer, atomska interferometrija z uporabo stroncijevih BEC se lahko uporablja za raziskovanje ali raziskovanje relativnosti in kvantne mehanike. gravitacijskih valov,

“Naš eksperiment je analog materialnega valovanja neprekinjenega optičnega laserja s popolnoma odbojnim ogledalom v votlini.” Raziskovalci so zapisali v svojem prispevku,

“Ta dokaz načela zagotavlja nov, doslej manjkajoč kos jedrske optike, ki omogoča gradnjo neprekinjenih naprav koherentne snovi in ​​valovanja.”

raziskava je bila objavljena v Narava,

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen.

Read also x