В основі атомного лазера лежить так званий бозе-конденсат. У природі елементарні частинки поділяються на два типи: ферміони та бозони.
Не пропустіть У Китаї заявили про фіксування сигналів іншопланетної цивілізації, а потім просто видалили звіт
Ферміони – це будівельні блоки речовини, з якої ми складаємося. Бозони зовсім інші, наприклад, можуть проходити один крізь одного. До бозонів належать, зокрема, фотони. Проте поводитися як бозони можуть і атоми.
Унікальність бозонів у тому, що вони можуть перебувати в тому самому стані в один і той же час, інакше кажучи, можуть конденсуватися в когерентну хвилю. Субстанцію, яка виходить із конденсації частинок матерії, фізики називають бозе-конденсатом.
У чому проблема
Зазвичай атоми важко змусити синхронізуватись. Проблема в температурі – коли речовина нагрівається, частки починають коливатися, і змусити їх поводитись як одне ціле практично неможливо. Тільки за екстремально низьких температур близько 273 градусів нижче нуля за Цельсієм можна сформувати когерентні хвилі матерії бозе-конденсату.
Коли чверть століття тому у лабораторії було створено перші бозе-конденсати, з'явилася можливість створювати атомні лазери, але вони функціонували недовго: після кожного імпульсу доводилося створювати новий бозе-конденсат.
Проблему вирішено – лазер працює
Команді фізиків з Університету Амстердама вдалося вирішити цю проблему.
У попередніх експериментах поступове охолодження відбувалося в одному місці. Ми вирішили розподілити охолодження не в часі, а у просторі: змусили атоми рухатися, поки вони проходять через послідовні етапи охолодження. Врешті-решт виникають надхолодні атоми, які можна використовувати для формування когерентних хвиль матерії в бозе-конденсатах. Але поки що використовуються ці атоми, нові вже на підході, щоби поповнити бозе-конденсат. Таким чином, процес може продовжуватись, по суті, вічно,
– розповів Флоріан Шрек, керівник групи.
Наступна мета вчених – використовувати атомний лазер для створення стабільного пучка матерії. Якщо це вийде, ніщо не стане на шляху практичного застосування цієї технології, яка почне відігравати таку ж важливу роль, як і звичайні лазери.