PERSPEKTIVA UZBUDLJIVIH MOGUĆNOSTI: Fizičari napravili atomski laser koji može zauvek da radi... teorijski
Fizičari su uspeli da naprave snop atoma koji se ponaša na isti način kao i laser, a koji teoretski može zauvek da radi.
To znači da su na putu da njihov izum ima praktičnu primenu, iako se još uvek suočavaju s mnogim ograničenjima. Ipak, ovo je veliki korak napred u tehnologiji atomskih lasera, snopa atoma koji funkcionišu kao jedan talas, a koji bi jednog dana mogli da se koriste za testiranje osnovnih zakona fizike i precizne tehnologije.
Prvi atomski laser stvorio je tim fizičara MIT-ja 1996. godine. Koncept je prilično jednostavan. Kao što se tradicionalni laser bazira na svetlosti i sastoji od fotona koji se sinhronizuju u svojim talasi, laser napravljen od atoma treba da ima svoj talas pre nego što se pretvori u snop.
Problemi u praksi
Međutim, kao i mnoge stvari u nauci, to je mnogo lakše zamisliti nego realizovati. Atomski laser se zasniva na stanju materije koje se naziva Boze-Ajnštajnov kondenzat (BEC) i smatra se petim agregatnim stanjem supstance. Ovo stanje nastaje hlađenjem oblaka bozona na nešto iznad apsolutne nule. Na tako niskim temperaturama atomi padaju u najniže moguće energetsko stanje.
Kada dosegnu te niske energije, kvantna svojstva čestica više ne mogu da "smetaju" jedna drugoj ali se kreću dovoljno blizu jedno drugom da se nekako preklapaju, što rezultira oblakom atoma visoke gustoće koji se ponaša kao jedan "superatom" ili talas materije.
Međutim, BEC je nešto paradoksalno. Vrlo je krhak. Može ga uništiti i sama svetlost. S obzirom na to da se atomi u BEC-u hlade pomoću optičkih lasera, to obično znači da je postojanje BEC-a prolazno, piše Sajens Alert.
Atomski laseri koje su naučnici do danas uspeli da naprave bili su pulsirajuće, a ne kontinuirane naravi. Kako bi stvorili trajan BEC, tim naučnika sa Amsterdamskog univerziteta shvatio je da treba uvesti promene u metodologiji.
"Na ovaj način možemo da nastavimo proces - zauvek"
"U prethodnim eksperimentima se postupno hlađenje atoma odvijalo na jednom mestu. Mi smo korake hlađenja proširili ne kroz vreme, nego kroz prostor: teramo atome da se kreću dok napreduju kroz uzastopne faze smanjenja temperature", objasnio je fizičar Florijan Šrek.
"Na kraju, ultrahladni atomi stižu u srce eksperimenta, gde mogu da se koriste za formiranje koherentnih talasa materije u BEC-u. Ali dok se ti atomi koriste, novi atomi su već na putu da napune BEC. Na ovaj način proces možemo da nastavimo - zauvek", dodao je.
"Srce eksperimenta" je zapravo zamka koja BEC štiti od svetlosti, odnosno rezervoar koji se može kontinuirano nadopunjavati za vreme trajanja eksperimenta. Zaštita BEC-a od svetlosti se, iako jednostavna u teoriji, pokazala komplikovanom u praksi. Ne samo da je bilo tehničkih prepreka nego je bilo i onih birokratskih i administrativnih.
"Preselivši se u Amsterdam 2013. počeli smo s pozajmljenim sredstvima, praznom sobom i timom koji je sam sebe finansirao", rekao je fizičar Čun-Čia Čen.
"Šest godina kasnije, u ranim jutarnjim satima božićnog jutra 2019. godine, eksperiment je konačno bio blizu toga da funkcioniše. Pala nam je na pamet ideja da dodamo dodatni laserski zrak kako bismo rešili poslednju tehničku poteškoću i odmah je svaka slika koju smo snimili pokazala BEC, prvi BEC s kontinuiranim talasom", dodao je.
Sledeći korak
Sada kada je realizovan prvi deo kontinuiranog atomskog lasera, sledeći korak je održavanje stabilnog atomskog zraka a to se može postići prenošenjem atoma u slobodno stanje.
Budući da su koristili atome stroncijuma, popularan izbor za BEC, perspektiva otvara uzbudljive mogućnosti, rekli su naučnici. Atomska interferometrija korišćenjem stroncijumovih BEC-a, na primer, mogla bi da se koristi za istraživanja relativiteta i kvantne mehanike ili za detekciju gravitacijskih talasa.
Kurir.rs