レーザーは原子の雲を圧縮して伸ばすように教えられました

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ビデオ: Der Krater (Sub: EN, FR, IT, ESP, JPN) 2022, 12月
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Anonim
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実験中に原子雲の形を変える

イスラエルの科学者たちは、レーザー放射を使用して原子に影響を与える新しい方法を発見しました。電歪と呼ばれるこの方法では、原子による放射の集束から生じる集団反跳力により、原子雲の形状を変更できます。作業の結果は、ジャーナルフィジカルレビューレターに掲載されました。

レーザー放射は、個々の原子とそのセットの両方を制御するために長い間使用されてきました。最も単純なケースでは、光の量子(光子)が原子と衝突すると、原子は反跳を経験し、放射の伝播方向に速度を獲得します。光ピンセットでは、原子と光波の電界との相互作用に基づいて、原子に影響を与えるより微妙な方法が使用されます。この相互作用により、ポテンシャルエネルギーが最小の領域にある原子の「ロールダウン」が発生します。これは、最大のレーザー強度の領域と一致します。

公開された研究で、著者は、レーザー放射を使用して原子に影響を与える新しい方法を発見したと主張しています。アイデアは、放射線が多くの原子の雲の中を伝播するとき、光がレンズに集束するのと同じように、屈折して集束するというものです。しかし、光の伝播方向が変わると、その結果、それに関連するインパルスの方向も変わります。次に、運動量保存の法則によれば、レーザー放射から原子に作用し、横方向に雲を広げる力が存在するはずです。

このアイデアは実験的に確認されています。レーザーパルスは、ボーズ・アインシュタイン凝縮状態に閉じ込められたルビジウム87原子のほぼ球形の雲を、約400ナノケルビンの温度(つまり、絶対零度よりわずか50万分の1度高い温度)で通過させました。トラップされた原子の総数は100万個でした。レーザーパルスの波長は780ナノメートルで、これは赤色光に相当します。同時に、個々の原子との有意な相互作用を排除するために、原子の共鳴周波数から周波数が大幅にデチューンされました。パルス幅は0.5ミリ秒で、その出力は8 W /cm²でした。この場合、レーザービームと原子雲の幅は約1ミリメートルでした。

相互作用の結果、雲はその形状を大幅に変化させ、横方向に数回膨張し、同時に縦方向に大幅に収縮しました。実験的に得られた雲のパラメータの比較は、理論上の期待と一致しました。観測された効果は、レーザーパルスの強度と持続時間の他の値、およびボーズ凝縮が存在しなかったより高い雲の温度(最大1.1マイクロベルビン)でも持続しました。

効果は集合的であるため、つまり、レーザー放射と多数の原子との相互作用であり、それぞれが別々ではないため、これは、放射が原子間に何らかの効果的な相互作用を引き起こしたことを意味します。著者らは、彼らが提案した方法は、光学的手段によってこの相互作用の強さを比較的微調整できるため、冷たい原子の物理学を研究するための重要なツールになると信じています。

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