فیزیکدانان می گویند یک لیزر اتمی ساخته اند که می تواند برای همیشه کار کند

فیزیکدانان می گویند یک لیزر اتمی ساخته اند که می تواند برای همیشه کار کند

یک پیشرفت جدید به فیزیکدانان این امکان را داده است که پرتوی از اتم ایجاد کنند که رفتاری مشابه لیزر دارد و از نظر تئوری می‌تواند برای همیشه روشن بماند.

این ممکن است در نهایت به این معنی باشد که این فناوری در راه است. روشی برای کاربرد عملی است، اگرچه محدودیت های قابل توجهی همچنان اعمال می شود.

 

با این وجود، این یک گام بزرگ به جلو برای چیزی است که به عنوان “لیزر اتمی” شناخته می شود – پرتوی ساخته شده از اتم هایی که به صورت یک موج حرکت می کنند و می تواند روزی برای آزمایش ثابت های فیزیکی اساسی استفاده شود. و فناوری دقیق مهندسی.

لیزرهای اتمی یک دقیقه است که در دسترس هستند. اولین لیزر اتمی توسط تیمی از فیزیکدانان MIT در سال ۱۹۹۶ ایجاد شد. این مفهوم بسیار ساده به نظر می‌رسد: همان‌طور که لیزر مبتنی بر نور سنتی از فوتون‌هایی تشکیل می‌شود که با امواجشان همگام حرکت می‌کنند، لیزری که از اتم‌ها ساخته می‌شود به ماهیت موج مانند خود نیاز دارد تا قبل از اینکه به‌عنوان یک پرتو به هم بریزند.

مثل بسیاری از چیزها در علم، با این حال، مفهوم سازی آسان تر از تحقق بخشیدن است. در ریشه لیزر اتم یک وضعیت ماده وجود دارد. تراکم بوز-اینشتین یا BEC نامیده می‌شود.

یک BEC با خنک کردن ابری از بوزون‌هاایجاد می‌شود. فقط به کسری بالای صفر مطلق. در چنین دماهای پایینی، اتم‌ها بدون توقف کامل به پایین‌ترین حالت انرژی ممکن فرو می‌روند.

وقتی به این انرژی‌های پایین می‌رسند، خواص کوانتومی ذرات دیگر نمی‌توانند با یکدیگر تداخل داشته باشند. آنها به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک می شوند تا به نوعی همپوشانی داشته باشند و در نتیجه ابری از اتم ها با چگالی بالا ایجاد می شود که مانند یک “ابر اتم” یا موج ماده رفتار می کند.

 

اما، BEC ها چیزی شبیه به یک پارادوکس هستند. آنها بسیار شکننده هستند. حتی نور می تواند یک BEC را از بین ببرد. با توجه به اینکه اتم های یک BEC با استفاده از لیزرهای نوری خنک می شوند، این معمولاً به این معنی است که وجود BEC زودگذر است.

لیزرهای اتمی که دانشمندان تا به امروز موفق به دستیابی به آنها شده‌اند، از انواع پالسی بوده و نه پیوسته. و شامل شلیک فقط یک پالس قبل از تولید BEC جدید است.

برای ایجاد یک BEC پیوسته، تیمی از محققان در دانشگاه آمستردام در هلند متوجه شدند که چیزی باید تغییر کند.

“در آزمایش‌های قبلی، خنک‌سازی تدریجی اتم‌ها همه در یک مکان انجام می‌شد. در راه‌اندازی ما، تصمیم گرفتیم مراحل خنک‌سازی را نه در طول زمان، بلکه در فضا پخش کنیم: اتم‌ها را در حالی که پیشرفت می‌کنند حرکت می‌کنیم. از طریق مراحل متوالی خنک‌سازی،

 

این قلب آزمایش تله ای است که ke Eps BEC محافظت شده از نور، مخزنی که می تواند به طور مداوم تا زمانی که آزمایش انجام می شود دوباره پر شود.

محافظت از BEC در برابر نور تولید شده توسط لیزر خنک کننده، اگرچه از نظر تئوری ساده است، دوباره انجام شد. در عمل کمی سخت تر است. نه تنها موانع فنی وجود داشت، بلکه موانع اداری و اداری نیز وجود داشت.

“ما در سال ۲۰۱۳ به آمستردام نقل مکان کردیم، با یک جهش ایمان، وجوه قرضی، یک اتاق خالی و یک تیم شروع کردیم. به طور کامل توسط کمک های مالی شخصی تامین می شود،” فیزیکدان چون-چیا چن، که این تحقیق را رهبری کرد، گفت.

“شش سال بعد، در ساعات اولیه صبح کریسمس ۲۰۱۹، این آزمایش سرانجام در آستانه کار بود. ما ایده اضافه کردن یک پرتو لیزر اضافی برای حل آخرین مشکل فنی را داشتیم، و بلافاصله هر تصویری که می‌گرفتیم یک BEC، اولین BEC موج پیوسته را نشان می‌داد.”

اکنون که اولین بخش پیوسته است. لیزر اتمی محقق شده است – بخش “اتم پیوسته” – به گفته تیم، گام بعدی، کار بر روی حفظ یک پرتو اتمی پایدار است. آنها می‌توانند با انتقال اتم‌ها به حالت بدون تله به این هدف دست یابند و در نتیجه یک موج ماده در حال انتشار استخراج می‌کنند.

از آنجایی که آنها از اتم‌های استرانسیم استفاده می‌کردند، انتخابی محبوب برای BEC‌ها، فرصت‌های هیجان‌انگیزی را باز می‌کردند. برای مثال، تداخل سنجی اتمی با استفاده از BEC های استرانسیوم، می تواند برای انجام تحقیقات نسبیت و مکانیک کوانتومی یا شناسایی امواج گرانشی.” محققان در مقاله خود نوشتند.

“این نمایش اثبات اصل، قطعه جدیدی از اپتیک اتم را ارائه می دهد که تاکنون گم شده بود، که ساخت دستگاه های موج ماده پیوسته همدوس را امکان پذیر می کند.”

این تحقیق انجام شده است. منتشر شده در Nature.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.