Онлайн
Лазеры создают когерентные волны света — весь свет внутри лазерного луча вибрирует полностью синхронно. Между тем квантовая механика утверждает, что частицы вроде атомов тоже следует рассматривать как волны. Значит, можно создать «атомный лазер», состоящий из когерентных волн вещества. Вопрос в том, будет ли он работать достаточно долго, чтобы иметь практический смысл? Команда ученых из Амстердама дала утвердительный ответ.
В основе атомного лазера лежит так называемый бозе-конденсат. В природе элементарные частицы делятся на два типа: фермионы и бозоны. Фермионы — это строительные блоки вещества, из которого состоим мы. Бозоны совсем другие, например, они могут проходить друг сквозь друга. К бозонам относятся, в частности, фотоны. Однако вести себя как бозоны могут и атомы.
Уникальность бозонов в том, что они могут находиться в одном и том же состоянии в одно и то же время, иначе говоря, могут конденсироваться в когерентную волну. Субстанцию, которая получается из конденсации частиц материи, физики называют бозе-конденсатом, пишет Phys.org.
Обычно атомы трудно заставить синхронизироваться. Загвоздка в температуре — когда вещество нагревается, частицы начинают колебаться, и заставить их вести себя как одно целое практически невозможно. Только при экстремально низких температурах около 273 градусов ниже нуля по Цельсию можно сформировать когерентные волны материи бозе-конденсата.
Когда четверть века назад в лаборатории были созданы первые бозе-конденсаты, появилась возможность создавать атомные лазеры, но они функционировали недолго: после каждого импульса приходилось создавать новый бозе-конденсат.
Команде физиков из Университета Амстердама удалось решить эту проблему.
«В предыдущих экспериментах постепенное охлаждение происходило в одном месте, — рассказал Флориан Шрек, руководитель группы. — Мы решили распределить охлаждение не во времени, а в пространстве: заставили атомы двигаться, пока они проходят через последовательные этапы охлаждения. В конце концов, возникают сверххолодные атомы, которые можно использовать для формирования когерентных волн материи в бозе-конденсатах. Но пока используются эти атомы, новые уже на подходе, чтобы пополнить бозе-конденсат. Таким образом, процесс может продолжаться, по сути, вечно».
Следующая цель ученых — использовать атомный лазер для создания стабильного пучка материи. Если это получится, ничто не встанет на пути практического применения этой технологии, которая начнет играть столь же важную роль, как и обычные лазеры.
Источник – hightech.plus.
