Физичари на Универзитету Амстердама направили сноп атома који се понаша на исти начин као ласер, а теоретски може радити заувек.
То значи да су на путу да њихов изум има практичну примену, иако се још суочавају с многим ограничењима. Ипак, ово је велики корак напријед у технологији атомских ласера, снопа атома који функционишу као један талас, а она би се једног дана могла користити за тестирање темељних физичких закона и прецизне технологије.
Први атомски ласер начинио је тим физичара МИТ-ја још 1996. године. Kонцепт је прилично једноставан. Kао што се традиционални ласер базира на светлости и састоји од фотона који се синкронизују у својим таласима, ласер направљен од атома треба да има властити талас пре него што се претвори у сноп.
Тешкоће у пракси
Међутим, као и многе ствари у науци, то је много лакше замислити него реализовати. Атомски ласер се темељи на стању материје које се назива Бозе-Ајнштајнова кондензација (BEC). Ово стање настаје хлађењем облака бозона на нешто изнад апсолутне нуле. На тако ниским температурама атоми падају у најниже могуће енергетско стање. Kада досегну те ниске енергије, квантна својства честица више не могу да интерферирају, али се помичу довољно близу једна другој да се некако преклапају, што резултира облаком атома високе густине који се понаша као суператом или талас материје.
„У претходним експериментима се поступно хлађење атома одвијало на једном месту. Ми смо кораке хлађења проширили не кроз време, него кроз простор: терамо атоме да се крећу док напредују кроз узастопне фазе смањења температуре.”
Међутим, BEC је нешто парадоксално. Врло је крхак. Може га уништити и сама светлост. С обзиром на то да се атоми у BEC-у хладе помоћу оптичких ласера, то обично значи да је постојање BEC-а пролазно, пише Science Alert. Атомски ласери које су научници до данас направили били су пулсирајуће, а не континуиране природе. Да би створили трајан BEC, тим истраживача са Универзитета Амстердам схватио је да треба увести промене у методологији.
„У претходним експериментима се поступно хлађење атома одвијало на једном месту. Ми смо кораке хлађења проширили не кроз време, него кроз простор: терамо атоме да се крећу док напредују кроз узастопне фазе смањења температуре”, објаснио је физичар Флоријан Шрек. „На крају, ултрахладни атоми стижу у срце експеримента, где се могу користити за формирање кохерентних таласа материје у BEC-у. Али док се ти атоми користе, нови атоми су већ на путу да напуне BEC. На овај начин процес можемо наставити – заувек.”
Срце експеримента је заправо замка која BEC штити од светлости, односно резервоар који се може континуирано надопуњавати за време трајања експеримента. Заштита BEC-а од светлости се, иако једноставна у теорији, показала мало компликованијом у пракси. Не само да је било техничких препрека него је било и оних бирократских и административних.
„Преселивши се у Амстердам 2013. почели смо с позајмљеним средствима, празном собом и тимом који је сам себе финансирао”, нагласио је физичар Ћун-Ћиа Ћен. „Шест година касније, у раним сатима божићног јутра 2019, експеримент је коначно био близу тога да функционише. Пала нам је на памет идеја да додамо додатни ласерски зрак да бисмо решили последњу техничку потешкоћу и одмах је свака слика коју смо снимили показала BEC, први BEC с континуираним таласом.”
Следећи корак
Сада када је реализоан први део континуираног атомског ласера, следећи корак је одржавање стабилног атомско зраке. То се може постићи преношењем атома у слободно стање. Будући да су користили атоме стронцијума, популаран избор за BEC, перспектива отвара узбудљиве могућности, рекли су научници. Атомска интерферометрија коришћењем стронцијумових BEC-а, на пример, могла би се користити за спровођење истраживања релативности и квантне механике или за детекцију гравитационих таласа.
Истраживање насловљено Continuous Bose–Einstein condensation објављено је у часопису Nature.
(Извор Индекс)
