Laser, ktorý môže fungovať „donekonečna“: Vo svojom experimente vedci posúvajú limity kvantovej fyziky
Vedcom z amsterdamskej univerzity sa podarilo urobiť prvý krok k takzvaným atómovým laserom.
V novej prelomovej štúdii výskumníci vytvorili lúč atómov, ktorý sa správa ako laser a teoreticky môže fungovať donekonečna, hoci má táto technológia výrazné limity, píše portál Science Alert.
Výskumníci však urobili prvý krok k „atómovému laseru“ lúču zloženého z atómov správajúcich sa ako jedna vlna. Táto technológia môže jedného dňa poslúžiť k testovaniu fyzikálnych konštánt a výrobe technológií vyžadujúcej si extrémnu presnosť. Atómové lasery existujú už od roku 1996 a za vytvorením prvého stoja vedci z technologického inštitútu MIT.
Koncept takéhoto zariadenia je pomerne jednoduchý, no previesť ho do praxe sa ukázalo byť oveľa zložitejšie. Základom pre vytvorenie atómového laseru je skupenstvo hmoty označujúce sa ako Bose-Einsteinov kondenzát. Toto skupenstvo vzniká pri teplotách blížiacich sa k absolútnej nule. Pri takýchto extrémne nízkych teplotách sa atómy dostávajú do najnižšej možnej energie bez toho, aby zastavili.
V takomto stave sa nemôžu kvantové vlastnosti častí navzájom ovplyvňovať. Keď sa k sebe priblížia, navrstvia sa na seba a vytvárajú oblak atómov s vysokou hustotou. Bose-Einsteinov kondenzát je však akýmsi paradoxom, pretože je veľmi krehký. Zničiť ho môže aj svetlo. Kondenzát však vedci chladia optickými lasermi, preto je jeho existencia mimoriadne prchavá.
Iný prístup
Dokazujú to aj predchádzajúce experimenty s atómovými lasermi, ktoré boli skôr pulzami, ako neprerušovanými prúdmi energie. Výskumníci mohli vystreliť len jeden pulz, následne museli vytvoriť nový Bose-Einsteinov kondenzát.
Neprehliadnite
„Uvedomili sme si, že na vytvorenie trvalého kondenzátu sa musí niečo zmeniť. Predchádzajúce experimenty chladili kondenzát na jednom mieste, no v našom prípade sme sa snažili jednotlivé kroky rozmiestniť v priestore. Inými slovami povedané, prinútili sme atómy hýbať sa zatiaľ čo prechádzali jednotlivými etapami,“ vyjadril sa fyzik Florian Schreck.
Keď chladné atómy dorazia na miesto, kde sa experiment odohráva, môžu vytvoriť atómový laser v Bose-Einsteinovom kondenzáte. Zatiaľ čo experiment prebieha, ďalšie atómy sú na ceste, aby kondenzát doplnili. Takýmto spôsobom môžu projekt nechať bežať „prakticky donekonečna“. Jadro experimentu sa odohráva v nádobe, ktorá kondenzát chráni pred svetlom a umožňuje jeho doplnenie.
Ochrániť kondenzát pred svetlom sa ukázalo byť náročnejšie, než vedci predpokladali. Nakoniec sa im to podarilo a vytvorili atómový laser, ktorý na svoju funkciu využíva atómy stroncia. Atómová interferometria využívajúca stronciový Bose-Einsteinov kondenzát by mohla vedcom poslúžiť na skúmanie teórie relativity, kvantovej mechaniky, či zachytávanie gravitačných vĺn.
Vedcom sa podarilo vytvoriť stabilný Bose-Einsteinov kondenzát a následne sa pokúsia spraviť ďalší krok k atómovému laseru – vytvorenie stabilného lúča hmoty. Ak sa im to podarí, potom prekonali všetky prekážky a môžu pracovať na spôsobe, ako zariadenia s atómovým laserom previesť do skutočnosti.
Komentáre