ساخت لیزر اتمی که می تواند برای همواره کار کند - مجله آیرخ

به گزارش خبرنگاران، لیزر های اتمی، چیز نوی نیستند و اولین لیزر اتمی به وسیله تیمی از فیزیکدانان MIT در سال 1996 ساخته شد. با این همه، این نوع لیز ها دوام بسیار کوتاهی دارند و کمتر از یک دقیقه در اطراف باقی می مانند. دانشمندان سالهاست کوشش دارند تا نوع پایدارتری از این لیزر را فراوری نمایند تا شاید روزی بتوان از آن برای آزمایش ثابت های فیزیکی اساسی و فناوری دقیق مهندسی استفاده کرد.

در ساخت لیزر اتمی حالتی از ماده به نام میعان بوز-اینشتین یا BEC وجود دارد که اهمیت اساسی دارد. یک BEC با سرد کردن ابری از بوزون ها تا کسری بالاتر از صفر مطلق ایجاد می گردد. در چنین دما های پایینی، اتم ها بدون توقف کامل به پایین ترین حالت انرژی ممکن فرو می فرایند. هنگامی که آن ها به این انرژی های پایین می رسند، خواص کوانتومی ذرات دیگر نمی توانند با یکدیگر تداخل داشته باشند. آن ها به مقدار کافی به یکدیگر نزدیک می شوند تا به نوعی همپوشانی داشته باشند و در نتیجه ابری از اتم ها با چگالی بالا ایجاد می گردد که مانند یک ابر اتم یا موج ماده رفتار می نماید.

با این حال، BEC ها چیزی شبیه به یک پارادوکس هستند. آن ها بسیار شنماینده هستند و حتی نور نیز می تواند یک BEC را از بین ببرد. با توجه به اینکه اتم های یک BEC با استفاده از لیزر های نوری خنک می شوند، این معمولاً به این معنی است که بقای BEC زودگذر است. بنابراین، لیزر های اتمی که دانشمندان تا به امروز پیروز به دستیابی به آن ها شده اند، از انواع پالسی بوده اند و نه پیوسته که شامل شلیک فقط یک پالس قبل از فراوری BEC نو است.

به منظور ایجاد یک BEC مداوم، تیمی از محققان در دانشگاه آمستردام در هلند متوجه شدند که چیزی باید تغییر کند. در آزمایش های قبلی، خنک سازی تدریجی اتم ها، در یک مکان انجام می شد. در آزمایش نو، اما تصمیم گرفته شد، مراحل خنک سازی را نه در طول زمان، بلکه در فضا پخش نمایند. فلوریان شرک، فیزیکدان دانشگاه آمستردام گفت: با این روش خنک سازی BEC ها، یک یک رود پایدار و مدوام از آن ها خواهیم داشت که پیوسته جای یکدیگر را پر می نمایند. به این ترتیب، ما می توانیم فرایند را اساساً برای همواره ادامه دهیم.

به گفته این دانشمندان، تداخل سنجی اتمی با استفاده از BEC های استرانسیوم، می تواند برای انجام تحقیقات نسبیت و مکانیک کوانتومی یا تشخیص امواج گرانشی مورد استفاده قرار گیرد. نتایج این تحقیق در نشریه معتبر Nature منتشر شده است.

منبع: sciencealert

ترجمه: مصطفی جرفی-خبرنگاران