Sam Jarman tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Superşüalanan lazerin yaratdığı işıq Yerdən Urana qədər bütün səyahət boyunca koherent qala bilər. Müəllif: Jarrod Reilly

ABŞ və Almaniyadakı tədqiqatçılar, atomların müstəqil deyil, birgə işlədiyi yüksək sinxronlaşdırılmış lazerlə idarə olunan atom saatı üçün nəzəri bir plan təqdim etdilər. Nəticələrini Physical Review Letters jurnalında dərc edən Kolorado Universitetindən Jarrod Reilly, Bonn Universitetindən Simon Jäger və ABŞ və Almaniyadakı həmkarları ilk dəfə 1990-cı illərdə təklif edilən bir ideyanı – ehtimal ki, indiyə qədər əldə edilən ən dar xətt enində lazerlərə doğru bir kurs planlaşdırmağı – yenidən canlandırdılar.

Superşüalanan lazerlər və atom saatları

Ənənəvi lazerdə güzgü şəklində olan boşluq işığı atomlar arasında irəli-geri sıçradaraq parlaq, əlaqəli şüa yaradır. Superşüalanan lazer fərqli şəkildə işləyir: koherentliyi qorumaq üçün boşluğa etibar etmək əvəzinə, atomlar özləri tək əlaqələndirilmiş emitentlər kimi çıxış edərək işıq şüalanmalarını kollektiv şəkildə sinxronlaşdırırlar.

1990-cı illərdə ortaya çıxan erkən nəzəri ideyalardan sonra, bu konsepsiya 2008-ci ilə qədər konkret bir təsir qazanmadı. Həmin il Kolorado Universitetinin tədqiqatçıları superşüalanan lazerlərin yeni bir atom saatı növü kimi xidmət edə biləcəyini təklif etdilər.

Atom saatları, atomda çox dəqiq bir keçidi araşdırmaq üçün lazer işığından istifadə etməklə işləyir və elektronların enerji səviyyələri arasında qeyri-adi sabit bir tezlikdə keçid etməsinə səbəb olur. Superşüalanan lazer koherentliyini boşluqda deyil, atomlarda saxladığı üçün onun çıxış tezliyi titrəmələr və ya temperatur dalğalanmaları kimi ətraf mühit pozuntularına daha az həssasdır.

Reilly-nin izah etdiyi kimi, “Super şüalanan lazerlər inanılmaz dərəcədə kiçik xətt enlərinə (tezlikdə kiçik qeyri-müəyyənlik) malik olduqları və ətraf mühitdən saat işığının tezliyindəki kiçik dəyişikliklərdən qaynaqlanan zamanlama səhvlərinə çox həssas olmadıqları üçün yeni nəsil atom saatları kimi istifadə üçün çox perspektivlidir.”

Bu konsepsiya ilk dəfə 2012-ci ildə impuls rejimində eksperimental olaraq nümayiş etdirilsə də, qızdırmanın təsiri indiyə qədər superşüalanan lazerləri tam potensialından geridə qoyub.

Atom saatının tələb etdiyi kimi lazerin fasiləsiz işləməsi üçün atomlar daim enerji ilə doldurulmalıdır. Atom-atom hərəkəti atom nümunəsini qızdıran və lazerləmə prosesini pozan təsadüfi zərbələr verir və onu sabit şüa əvəzinə qısa impulslarla məhdudlaşdırır.

Əlavə enerji səviyyəsinin əlavə edilməsi

Reillinin komandası öz tədqiqatlarında əvvəlki nəzəri konsepsiyalara edilən modifikasiyanın davamlı lazeri atom saatı üçün uyğun hala gətirib-gətirməyəcəyini araşdırdılar. Demək olar ki, bütün əvvəlki tədqiqatlarda atomlar sadə iki səviyyəli sistemlər kimi qəbul edilirdi: əsas vəziyyətdə olan, bəzən həyəcanlanmış vəziyyətə və geriyə tullanan elektron. Komanda qızma probleminin şəkilə əlavə bir əsas vəziyyət əlavə etməklə həll edilə biləcəyini təklif etdi.

İki səviyyəli sistemdə, həm nasoslama (yenidən enerjiləndirmə), həm də çürümə prosesləri boşluq vasitəsilə kollektiv şəkildə baş verirsə, riyazi hesablamalar sistemi sabit və davamlı davamiyyətin qarşısını alan şəkildə məhdudlaşdırır. Lakin mövcud olan üç səviyyə ilə nasoslama və çürümə tamamilə ayrı keçidlərdə işləyə bilər, bu məhdudiyyəti aradan qaldıra və kollektiv yanaşmanın işləməsinə imkan verə bilər.

Reilly izah edir ki, “Bu əlavə səviyyə ilə kollektiv çürümə və kollektiv nasos müxtəlif vəziyyətlər arasında baş verə bilər. Bu, bizə 1990-cı illərdən qalma modeldəki problemləri aradan qaldırmağa imkan verir, eyni zamanda tək hissəcikli nasos sxemlərində baş verənlərdən daha az istilik yaradan kollektiv nasosdan istifadə edirik.”

İndiyə qədər ən dar lazer?

Barium elementi ilə əlaqəli parametrlərdən istifadə edərək nəzəri hesablamalar aparan komanda, sxemlərinin təxminən 100 mikrohers xətt eni (tezliyinin nə qədər dəqiq müəyyən edildiyini göstərən bir ölçü) olan bir lazer istehsal edə biləcəyini aşkar etdi. Bu, optik lazer üçün indiyə qədər əldə edilən ən dar xətt eni olardı və günəşdən Uranın orbitinə qədər uzanan koherentlik uzunluğuna (lazer işığının fazadan çıxmazdan əvvəl nə qədər çatdığı) uyğun gəlir.

Komanda həmçinin lazerin tezliyinin xarici təsirlərə nə qədər həssas olduğunu araşdırdı. “Boşluğun dartılması” kimi tanınan bu xüsusiyyət çıxış tezliyinin boşluğun öz rezonans tezliyinə doğru nə qədər güclü şəkildə sürükləndiyini təsvir edir. Ənənəvi lazerlər bu təsirə çox həssasdır: əvvəlki superşüalanan sxemlər onu əhəmiyyətli dərəcədə azaltsa da, Reillinin üç səviyyəli yanaşması daha yaxşı nəticə verir.

“Sxemimizdə, çoxsəviyyəli təbiətinə görə, boşluğun çəkilməsi prosesini müsbətdən mənfiyə yaxın xətti şəkildə tənzimləyə biləcəyimizi aşkar etdik”, – deyə o təsvir edir. “Bu o deməkdir ki, boşluğun çəkilməsi prosesini əvvəllər mümkün olandan xeyli kiçik, o cümlədən nəzəri olaraq sıfıra çatdığı nöqtəyə qədər tənzimləyə bilərik.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Atom saatlarından kənarda

Bu nəticənin nəticələri zaman ölçməsindən daha da genişlənə bilər. Ətraf mühitin tezlik dəyişikliklərinə qarşı immunitetli lazer, ultra dəqiq ölçmələr aparmaq üçün işıqdakı interferensiya nümunələrindən istifadə edərək optik interferometriyada güclü bir vasitə olardı.

Reilly deyir ki, ” Superşüalanan lazerimiz optik interferometriya qurğusunda istifadə edilə bilər. Bu, potensial olaraq ətraf mühitə həssas olmayan cazibə dalğası detektorları hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər ki, tezlik dəyişiklikləri yalnız cazibə dalğasının əyri fəza-zamanından qaynaqlanır.”

Onların sxemi tamamilə kollektiv atom davranışına əsaslandığı üçün komanda həmçinin qeyd edir ki, bu, elektronları əvəzinə atom nüvəsi daxilində keçidlərdən istifadə edən aktiv nüvə saatına qapı aça bilər. Əgər buna nail olunarsa, onların yanaşması indiyə qədər istehsal edilmiş ən dəqiq zamanölçənlərin yolunu aça bilər.

Müəllifimiz Sam Jarman tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .