Botë Shkencë

Shkencëtarët: Kemi bërë një laser atomik që mund të funksionojë përgjithmonë

Para 3 vitesh

Mjekët kanë arritur të krijojnë një rreze atomesh që sillet në të njëjtën mënyrë si laseri dhe që teorikisht mund të funksionojë përgjithmonë. Kjo do të thotë se ata janë në rrugën e duhur që shpikja e tyre të ketë zbatim praktik, edhe pse ata ende përballen me shumë kufizime.

Megjithatë, ky është një hap i madh përpara në teknologjinë laser atomike, një rreze atomesh që funksionon si një valë e vetme që një ditë mund të përdoret për të testuar ligjet themelore fizike dhe teknologjinë e saktësisë.

Laseri i parë atomik u krijua nga një ekip fizikantësh të MIT në vitin 1996. Koncepti është mjaft i thjeshtë. Ashtu si një laser tradicional bazohet në dritë dhe përbëhet nga fotone që sinkronizohen në valët e tyre, një laser i bërë nga atomet duhet të ketë valën e tij përpara se të shndërrohet në një rreze.

Megjithatë, si shumë gjëra në shkencë, është shumë më e lehtë të imagjinohet sesa të realizohet. Laseri atomik bazohet në një gjendje të materies të quajtur kondensimi Bose-Einstein (BEC). Kjo gjendje ndodh duke ftohur renë e bosonit pak mbi zero absolute. Në temperatura kaq të ulëta, atomet bien në gjendjen energjetike më të ulët të mundshme.

Kur ato arrijnë këto energji të ulëta, vetitë kuantike të grimcave nuk mund të ndërhyjnë më, por ato lëvizin aq afër njëra-tjetrës sa të mbivendosen disi, duke rezultuar në një re atomesh me densitet të lartë që sillet si një “superat” ose valë e materies. .

Megjithatë, BEC është diçka paradoksale. Është shumë e brishtë. Mund të shkatërrohet nga vetë drita. Meqenëse atomet në BEC ftohen nga lazerët optikë, kjo zakonisht do të thotë se ekzistenca e BEC është kalimtare, shkruan sciencealert.

Laserët atomikë që shkencëtarët kanë mundur të prodhojnë deri më sot kanë qenë me natyrë pulsuese dhe jo të vazhdueshme. Për të krijuar një BEC të qëndrueshme, një ekip shkencëtarësh nga Universiteti i Amsterdamit kuptuan se duheshin futur ndryshime në metodologji.

“Në eksperimentet e mëparshme, ftohja graduale e atomeve ndodhte në një vend. Ne i zgjeruam hapat e ftohjes jo përmes kohës, por përmes hapësirës: ne i detyrojmë atomet të lëvizin ndërsa përparojnë nëpër faza të njëpasnjëshme të reduktimit të temperaturës”, shpjegoi fizikani Florian Schreck.

“Përfundimisht, atomet ultra të ftohtë mbërrijnë në zemër të eksperimentit, ku mund të përdoren për të formuar valë koherente të materies në BEC. Por ndërsa ato atome po përdoren, atome të reja tashmë janë në rrugën e tyre për të mbushur BEC. Në këtë mënyrë ne mund të vazhdoni procesin – përgjithmonë”, shtoi ai.

“Zemra e eksperimentit” është në fakt një kurth që mbron BEC nga drita, domethënë një rezervuar që mund të rimbushet vazhdimisht për kohëzgjatjen e eksperimentit. Mbrojtja e BEC nga drita, edhe pse e thjeshtë në teori, është dëshmuar të jetë pak më e ndërlikuar në praktikë. Nuk ka pasur vetëm pengesa teknike, por ka pasur edhe ato burokratike dhe administrative.

“Duke u zhvendosur në Amsterdam në vitin 2013, ne filluam me fonde të huazuara, një dhomë të zbrazët dhe një ekip të vetëfinancuar”, tha fizikani Chun-Chia Chen.

“Gjashtë vjet më vonë, në orët e hershme të mëngjesit të mëngjesit të Krishtlindjes 2019, eksperimenti më në fund ishte afër funksionimit. Na erdhi ideja për të shtuar një rreze laser shtesë për të zgjidhur problemin më të fundit teknik dhe menjëherë çdo foto që bënim tregonte BEC, i pari BEC me valë të vazhdueshme”, shtoi ai.

Tani që pjesa e parë e laserit atomik të vazhdueshëm është realizuar, hapi tjetër është ruajtja e një rreze atomike të qëndrueshme. Kjo mund të arrihet duke transferuar atomin në gjendje të lirë.

Për shkak se ata përdorën atomet e stronciumit, një zgjedhje popullore për BEC, perspektiva hap mundësi emocionuese, thanë shkencëtarët. Interferometria atomike duke përdorur BEC stroncium, për shembull, mund të përdoret për të kryer hulumtime të relativitetit dhe mekanikës kuantike ose për të zbuluar valët gravitacionale.