Физики создали «вечный» атомный лазер

Ученые из Амстердамского университета в Нидерландах в ходе эксперимента создали пучок атомов, который выполняет функции лазера. Теоретически он может оставаться активным вечно, сообщает Nature.

Исследование помогло физикам продвинуться вперед в разработке «атомного лазера» – луча из атомов, движущихся единой волной. В будущем он может быть применен для проверки фундаментальных положений физики и поиска гравитационных волн.

Первый атомный лазер разработали в Массачусетском технологическом институте еще в 1996 году. В его основе лежало особое состояние материи – конденсат Бозе-Эйнштейна (BEC).

Конденсат создается при охлаждении облака бозонов до температуры, лишь на долю градуса превышающую температуру абсолютного нуля. В таких условиях атомы приходят в минимально возможное энергетическое состояние, но при этом не останавливаются полностью.

Квантовые частиц больше не мешают друг другу. Они движутся достаточно близко, и возникает атомное облако высокой плотности, которое ведет себя как один «суператом» или волна материи.

Но раньше атомные лазеры не были способны к стабильной работе. Ученые могли провести только разовый запуск, после чего им требовалось снова добиваться возникновения BEC.

Знание – сила:

Как наука помогает в повседневной жизни?

Авторы нового исследования отметили, что в предыдущих экспериментах охлаждение атомов производилось в одном месте. Они решили «распределить этапы охлаждения не во времени, а в пространстве».

«Мы заставляем атомы двигаться, пока они проходят последовательные этапы охлаждения», – пояснил физик Флориан Шрек.

Ученые пояснили, что ультрахолодные атомы попадают в центр эксперимента (защищенный от света резервуар), где их можно использовать для создания корегентных волн материи. При этом новые атомы уже находятся в пути для пополнения BEC.

«Таким образом, мы можем продолжать этот процесс, по сути, вечно», – отметили участники исследования.

Следующим шагом, по словам команды, является работа над поддержанием стабильности атомного пучка.

Ранее сообщалось, что физики виртуально откупорили бутылку шампанского и проанализировали происходящие в этом случае процессы. Они доказали, что струи газа движутся со сверхзвуковой скоростью.