새로운 돌파구를 통해 물리학자들은 레이저와 같은 방식으로 작동하고 이론적으로 “영원히” 지속될 수 있는 원자 빔을 만들 수 있습니다.
이것은 여전히 적용되는 상당한 제한 사항이 있지만 최종적으로 기술이 실제 적용을 향해 가고 있음을 의미할 수 있습니다.
그러나 이것은 “원자 레이저(atomic laser)”로 알려진 것에 대한 큰 진전입니다. 원자로 구성된 단일 파장 빔은 언젠가는 기본적인 물리적 상수와 마이크로 엔지니어링 기술을 테스트하는 데 사용될 수 있습니다.
옥수수 레이저는 잠시 동안 주변에 있었습니다. 최초의 원자 레이저는 MIT의 팀에 의해 만들어졌습니다. 1996년 물리학자. 개념은 매우 간단해 보입니다. 기존의 광 기반 레이저는 동기화된 파장과 함께 움직이는 광자로 구성되어 있는 것처럼 원자로 만들어진 레이저는 빔으로 혼합되기 전에 정렬되어야 하는 파동과 같은 특성이 필요합니다.
그러나 과학의 많은 것들이 그렇듯이 개념은 지각하는 것보다 시각화하는 것이 더 쉽습니다. 레이저 원자 루트에서 물질의 상태 ~라고 불리는 보스-아인슈타인 콘덴서또는 BEC.
BEC는 구름 냉각에 의해 생성됩니다. 보손 절대 영도 위의 분수에 불과합니다. 이러한 낮은 온도에서 원자는 완전히 멈추지 않고 가능한 가장 낮은 에너지 상태로 가라앉습니다.
이러한 낮은 에너지에 도달하면 입자의 양자 특성이 서로 간섭할 수 없습니다. 그것들은 일종의 간섭을 일으킬 정도로 서로 가까워지며, 그 결과 단일 “슈퍼 원자” 또는 물질 파동처럼 행동하는 고밀도 원자 구름이 생성됩니다.
그러나 BEC는 약간의 모순입니다. 매우 취약합니다. 빛조차도 BEC를 파괴할 수 있습니다. BEC의 원자가 광학 레이저로 냉각이것은 일반적으로 BEC의 존재가 사라짐을 의미합니다.
과학자들이 지금까지 달성에 성공한 원자 레이저는 다용도가 아니라 펄스였습니다. 새로운 BEC를 생성해야 하기 전에 단 하나의 펄스만 발생합니다.
지속적인 BEC를 만들기 위해 네덜란드 암스테르담 대학의 연구원 팀은 변화가 필요하다는 사실을 깨달았습니다.
“이전 실험에서 원자의 점진적인 냉각은 한 곳에서 이루어졌습니다. 우리의 설정에서 우리는 냉각 단계를 시간에 따라 전파하지 않고 공간에서 전파하기로 결정했습니다. 우리는 원자가 연속적인 냉각 단계를 통해 진행됨에 따라 움직이도록 만듭니다.” 물리학자 플로리안 슈렉(Florian Schreck)이 설명했습니다..
“결국 극저온 원자는 실험의 핵심에 도달하여 BEC에서 일관된 물질파를 형성하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 원자를 사용하는 동안 새로운 원자는 이미 BEC를 보충하는 과정에 있습니다. 이런 식으로 우리는 프로세스를 본질적으로 영원히 계속할 수 있습니다.”
이 “실험의 핵심”은 BEC를 빛으로부터 보호하는 함정이며 실험 기간 동안 지속적으로 보충할 수 있는 탱크입니다.
그러나 냉각 레이저의 빛으로부터 BEC를 보호하는 것은 이론상으로는 간단하지만 실제로는 더 어렵습니다. 기술적 장애뿐만 아니라 관료적, 행정적 장애도 있었다.
“2013년 암스테르담으로 이사하면서 우리는 믿음의 도약, 빌린 돈, 빈 방, 개인 보조금으로 완전히 자금을 조달한 팀으로 시작했습니다.” 물리학자인 Chun Chia-chen은 다음과 같이 말했습니다.검색을 주도한 사람.
“6년 후인 2019년 크리스마스 아침 이른 시간에 실험이 마침내 목표에 도달했습니다. 우리는 마지막 기술적 문제를 해결하기 위해 여분의 레이저 빔을 추가할 생각을 했고 즉시 우리가 찍은 모든 사진에 BEC가 나타났습니다. , 최초의 연속파 BEC.”
연속 원자 레이저의 첫 번째 부분인 “연속 원자” 부분이 달성되었으므로 팀은 다음 단계는 안정적인 원자 빔을 유지하는 것이라고 말했습니다. 그들은 원자를 구속되지 않은 상태로 이동시켜 확산 물질 파동을 추출함으로써 이를 달성할 수 있습니다.
그들은 BEC의 인기 있는 선택인 스트론튬 원자를 사용했으며 그 가능성은 흥미로운 기회를 열어준다고 말했습니다. 예를 들어, 스트론튬 BEC를 사용한 원자 간섭계는 상대성 이론 및 양자 역학을 조사하거나 검출하는 데 사용할 수 있습니다. 중력파.
“우리의 실험은 완전 반사 캐비티 미러가 있는 연속파 광학 레이저의 물질파 아날로그입니다.” 연구원들은 논문에 썼습니다..
“이 원리 증명 시연은 지금까지 없었던 새로운 원자 광학 부품을 제공하여 일관된 연속파 장치의 구성을 가능하게 합니다.”
검색은 에 게시되었습니다. 성질.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”