SLOBODA JE ODGOVORNOST

16/08/2022

SLOBODA JE ODGOVORNOST

Zagreb, HR 26 C

FIZIČARI GRADE ATOMSKI LASER

Laseri su ključne komponente mnogih proizvoda koje svakodnevno koristimo. Lasere koristimo u printerima, CD playerima, pokazivačima, mjernim uređajima i tako dalje. Ovi laseri koriste koherentne valove svjetlosti – sva svjetlost unutar lasera vibrira potpuno sinkronizirano. U međuvremenu, kvantna mehanika nam govori da se čestice poput atoma također trebaju smatrati valovima i da možemo izgraditi ‘atomske lasere’ koji sadrže koherentne valove materije koji traju kako bi se mogli koristiti u praktičnim primjenama.

Središnji dio pokusa u kojem se stvaraju valovi koherentne tvari. Svježi atomi (plavi) padaju i probijaju se do Bose-Einstein kondenzata u središtu. U stvarnosti, atomi nisu vidljivi golim okom. Izvor fotografije: Sveučilište u Amsterdamu

Sada je tim fizičara iz Amsterdama uspio stvoriti snop atoma koji se ponaša na isti način kao laser, a koji teoretski može ostati “zauvijek”. U korijenu atoma, laser je stanje materije koje se naziva Bose-Einsteinov kondenzat (BEC). Nastaje hlađenjem oblaka bozona na samo djelić iznad apsolutne nule. U takvim uvjetima atomi tonu u svoje najniže moguće energetsko stanje bez potpunog zaustavljanja.

Postižući ove niske energije, kvantna svojstva čestica više ne mogu interferirati jedna s drugom; pomiču se dovoljno blizu da se nekako preklapaju, što rezultira oblakom atoma visoke gustoće koji se ponaša kao jedan ‘super atom’ ili val materije.

Međutim, BEC-ovi su nešto paradoksalno. Vrlo su krhke i brzo se uništavaju kada svjetlost padne na njih. Ipak, prisutnost svjetlosti je ključna u formiranju kondenzata: da se tvar ohladi na milijunti dio stupnja; treba ohladiti njegove atome pomoću laserske svjetlosti. Kao rezultat toga, BEC-ovi su bili ograničeni na prolazne rafale, bez načina da ih koherentno održe.

Fizičari sa Sveučilišta u Amsterdamu sada su uspjeli riješiti težak problem stvaranja kontinuiranog Bose-Einstein kondenzata.

“U prethodnim eksperimentima, postupno hlađenje atoma bilo je na jednom mjestu”, objašnjava Florian Schreck, vođa tima. “U našem smo postavljanju odlučili proširiti korake hlađenja, ne kroz vrijeme, već u prostoru: tjeramo atome da se kreću dok napreduju kroz uzastopne korake hlađenja.”

“Na kraju, ultrahladni atomi stižu u srce eksperimenta, gdje se mogu koristiti za formiranje koherentnih valova materije u BEC-u. Ali dok se ti atomi koriste, novi atomi su već na putu da napune BEC. Na taj način možemo nastaviti proces – u biti zauvijek.”

Iako je temeljna ideja bila relativno jednostavna, njezino provođenje zasigurno nije bilo. „Već 2012. tim je – tada još u Innsbrucku – realizirao tehniku ​​koja je omogućila zaštitu BEC-a od svjetlosti laserskog hlađenja, omogućivši po prvi put lasersko hlađenje sve do degeneriranog stanja potrebnog za koherentne valove. Iako je ovo bio kritičan prvi korak prema dugotrajnom izazovu konstruiranja kontinuiranog atomskog lasera, također je bilo jasno da će biti potreban namjenski stroj za daljnji napredak”, prisjeća se Chun-Chia Chen, prvi autor publikacije u Nature.

“Preselivši se u Amsterdam 2013., počeli smo s skokom vjere, posuđenim sredstvima, praznom prostorijom i timom koji je u potpunosti financiran osobnim donacijama. Šest godina kasnije, u ranim jutarnjim satima Božića 2019., eksperiment je konačno bio na rubu učinka. Imali smo ideju da dodamo dodatnu lasersku zraku kako bismo riješili posljednju tehničku poteškoću i odmah je svaka slika koju smo snimili pokazala BEC, prvi BEC s kontinuiranim valom.”

Istraživači su sada postavili svoj um na sljedeći cilj – korištenje lasera za stvaranje stabilnog izlaznog snopa materije. Jednom kada njihovi laseri ne samo da mogu raditi zauvijek, već mogu i proizvoditi stabilne zrake, više ništa ne stoji na putu tehničkim primjenama, a laseri materije mogu početi igrati jednako važnu ulogu u tehnologiji kao i obični laseri trenutno.

Izvor/Autor: InceptiveMind / Amit Malewar

Prijašnja objava

RED SE MORA ZNATI

Slijedeća objava

PROBLEMI NISU KUGA

Možda će Vas interesirati i ovo:

JEDINSTVENI MOŽDANI SIGNAL KAO KLJUČ LJUDSKE INTELIGENCIJE

Znanstvenici koji istražuju ljudske neurone izravno uče neke izvanredne stvari. Jedinstveni moždani signal može biti ključ ljudske inteligencije. Većina istraživanja u vezi s ljudskim mozgom provodi se s mozgom glodavaca pod pretpostavkom da se to […]

ŽENE U SVEMIRSKOJ ISTRAŽIVAČKOJ MISIJI

Za Mjesec ženske povijesti NASA i Međunarodna svemirska postaja slave žene koje provode znanost u laboratoriju u orbiti. Do ožujka 2021., 65 žena je letjelo u svemir, uključujući kozmonaute, astronaute, stručnjake za teret i sudionike svemirskih stanica. Prva […]