Физичарите успеале да направат зрак од атоми што се однесува на ист начин како ласерот и кој теоретски би можел да работи засекогаш.
Тоа значи дека се на пат нивниот изум да има практична примена, иако сè уште се соочуваат со многу ограничувања.
Сепак, ова е голем чекор напред во атомската ласерска технологија, зрак од атоми што функционираат како единствен бран кој еден ден може да се користи за тестирање на основните физички закони и прецизната технологија.
Првиот атомски ласер бил создаден од тим физичари од MIT уште во 1996 година. Концептот е прилично едноставен. Исто како што традиционалниот ласер се базира на светлина и се состои од фотони кои се синхронизираат во нивните бранови, ласерот направен од атоми треба да има свој бран пред да може да се претвори во зрак.
Проблеми во пракса
Сепак, како и многу работи во науката, многу е полесно да се замисли отколку да се реализира. Атомскиот ласер се заснова на состојба на материјата наречена Бозе-Ајнштајнова кондензација (BEC). Оваа состојба се јавува со ладење на бозонскиот облак малку над апсолутната нула. При толку ниски температури, атомите паѓаат на најниската можна енергетска состојба.
Кога ќе ги достигнат овие ниски енергии, квантните својства на честичките повеќе не можат да се мешаат, но тие се движат доволно блиску една до друга за некако да се преклопат, што резултира со облак од атоми со висока густина што се однесува како еден „суперат“ или бран на материја. .
Сепак, BEC е нешто парадоксално. Тоа е многу кревко. Може да биде уништен од самата светлина. Бидејќи атомите во BEC се ладат со оптички ласери, тоа обично значи дека постоењето на BEC е минливо, пишува Science Alert.
Атомските ласери кои научниците можеа да ги направат до денес се пулсирачки наместо континуирани по природа. Со цел да се создаде траен BEC, тим од научници од Универзитетот во Амстердам сфатија дека треба да се воведат промени во методологијата.
“На овој начин можеме да го продолжиме процесот – засекогаш”
„Во претходните експерименти, постепеното ладење на атомите се одвиваше на едно место. Ние ги проширивме чекорите на ладење не низ времето, туку низ просторот: ги принудуваме атомите да се движат додека напредуваат низ последователните фази на намалување на температурата“, објасни физичарот Флоријан Шрек.
„На крајот, ултраладните атоми пристигнуваат во срцето на експериментот, каде што може да се искористат за да се формираат кохерентни бранови на материјата во BEC. Но, додека тие атоми се користат, новите атоми веќе се на пат да го пополнат BEC да продолжи со процесот – засекогаш“, додаде тој.
„Срцето на експериментот“ е всушност стапица која го штити BEC од светлина, односно резервоар кој може континуирано да се надополнува за време на траењето на експериментот. Заштитата на BEC од светлина, иако теоретски едноставна, во пракса се покажа како малку посложена. Не само што имало технички пречки, туку и бирократски и административни.
„Преселувајќи се во Амстердам во 2013 година, почнавме со позајмени средства, празна соба и самофинансиран тим“, рече физичарот Чун-Чија Чен.
„Шест години подоцна, во раните утрински часови на Божиќното утро 2019 година, експериментот конечно беше блиску до завршница. Дојде идеја да додадеме дополнителен ласерски зрак за да го решиме најновиот технички проблем и веднаш секоја слика што ја направивме покажуваше BEC со континуиран бран“, додаде тој.
Следниот чекор
Сега кога е реализиран првиот дел од континуираниот атомски ласер, следниот чекор е да се одржи стабилен атомски зрак. Ова може да се постигне со пренесување на атомот во слободна состојба.
Бидејќи тие користеле атоми на стронциум, популарен избор за BEC, изгледите отвораат возбудливи можности, велат научниците. Атомската интерферометрија со користење на стронциумови BEC, на пример, може да се користи за спроведување на истражување на релативноста и квантната механика или за откривање на гравитациони бранови.
Во списанието Nature е објавена студија под наслов Continuous Bose–Einstein condensation.