ZOV BUDUĆNOSTI

VEČNI ATOMSKI LASER

University Amsterdam

University Amsterdam

Fizičari na Univerzitetu Amsterdama napravili snop atoma koji se ponaša na isti način kao laser, a teoretski može raditi zauvek.

To znači da su na putu da njihov izum ima praktičnu primenu, iako se još suočavaju s mnogim ograničenjima. Ipak, ovo je veliki korak naprijed u tehnologiji atomskih lasera, snopa atoma koji funkcionišu kao jedan talas, a ona bi se jednog dana mogla koristiti za testiranje temeljnih fizičkih zakona i precizne tehnologije.

Prvi atomski laser načinio je tim fizičara MIT-ja još 1996. godine. Koncept je prilično jednostavan. Kao što se tradicionalni laser bazira na svetlosti i sastoji od fotona koji se sinkronizuju u svojim talasima, laser napravljen od atoma treba da ima vlastiti talas pre nego što se pretvori u snop.

Teškoće u praksi

Međutim, kao i mnoge stvari u nauci, to je mnogo lakše zamisliti nego realizovati. Atomski laser se temelji na stanju materije koje se naziva Boze-Ajnštajnova kondenzacija (BEC). Ovo stanje nastaje hlađenjem oblaka bozona na nešto iznad apsolutne nule. Na tako niskim temperaturama atomi padaju u najniže moguće energetsko stanje. Kada dosegnu te niske energije, kvantna svojstva čestica više ne mogu da interferiraju, ali se pomiču dovoljno blizu jedna drugoj da se nekako preklapaju, što rezultira oblakom atoma visoke gustine koji se ponaša kao superatom ili talas materije.

„U prethodnim eksperimentima se postupno hlađenje atoma odvijalo na jednom mestu. Mi smo korake hlađenja  proširili ne kroz vreme, nego kroz prostor: teramo atome da se kreću dok napreduju kroz uzastopne faze smanjenja temperature.

Međutim, BEC je nešto paradoksalno. Vrlo je krhak. Može ga uništiti i sama svetlost. S obzirom na to da se atomi u BEC-u hlade pomoću optičkih lasera, to obično znači da je postojanje BEC-a prolazno, piše Science Alert. Atomski laseri koje su naučnici do danas napravili bili su pulsirajuće, a ne kontinuirane prirode. Da bi stvorili trajan BEC, tim istraživača sa Univerziteta Amsterdam shvatio je da treba uvesti promene u metodologiji.

„U prethodnim eksperimentima se postupno hlađenje atoma odvijalo na jednom mestu. Mi smo korake hlađenja proširili ne kroz vreme, nego kroz prostor: teramo atome da se kreću dok napreduju kroz uzastopne faze smanjenja temperature”, objasnio je fizičar Florijan Šrek.Na kraju, ultrahladni atomi stižu u srce eksperimenta, gde se mogu koristiti za formiranje koherentnih talasa materije u BEC-u. Ali dok se ti atomi koriste, novi atomi su već na putu da napune BEC. Na ovaj način proces možemo nastaviti – zauvek.

Srce eksperimenta je zapravo zamka koja BEC štiti od svetlosti, odnosno rezervoar koji se može kontinuirano nadopunjavati za vreme trajanja eksperimenta. Zaštita BEC-a od svetlosti se, iako jednostavna u teoriji, pokazala malo komplikovanijom u praksi. Ne samo da je bilo tehničkih prepreka nego je bilo i onih birokratskih i administrativnih.

„Preselivši se u Amsterdam 2013. počeli smo s pozajmljenim sredstvima, praznom sobom i timom koji je sam sebe finansirao”, naglasio je fizičar Ćun-Ćia Ćen. Šest godina kasnije, u ranim satima božićnog jutra 2019, eksperiment je konačno bio blizu toga da funkcioniše. Pala nam je na pamet ideja da dodamo dodatni laserski zrak da bismo rešili poslednju tehničku poteškoću i odmah je svaka slika koju smo snimili pokazala BEC, prvi BEC s kontinuiranim talasom.

Sledeći korak

Sada kada je realizoan prvi deo kontinuiranog atomskog lasera, sledeći korak je održavanje stabilnog atomsko zrake. To se može postići prenošenjem atoma u slobodno stanje. Budući da su koristili atome stroncijuma, popularan izbor za BEC, perspektiva otvara uzbudljive mogućnosti, rekli su naučnici. Atomska interferometrija korišćenjem stroncijumovih BEC-a, na primer, mogla bi se koristiti za sprovođenje istraživanja relativnosti i kvantne mehanike ili za detekciju gravitacionih talasa.

Istraživanje naslovljeno Continuous Bose–Einstein condensation objavljeno je u časopisu Nature.

(Izvor Indeks)

O autoru

Stanko

Ostavite komentar