Daniel Strain, Boulderdəki Kolorado Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Görünən işığı yeni lazerdə vakuum ultrabənövşəyi işığına çevirən xüsusi hazırlanmış kamera. Müəllif: Kapteyn-Murnane Group

Kolorado Boulder Universitetinin fizikləri mövcud texnologiyalardan 100-1000 dəfə daha səmərəli olan yeni bir vakuum ultrabənövşəyi lazer növü nümayiş etdiriblər. Tədqiqatçılar cihazın bir gün alimlərə hazırda ən güclü mikroskopların belə əlçatmaz olduğu hadisələri müşahidə etməyə imkan verə biləcəyini söyləyirlər – məsələn, yanacaq molekulları yanma prosesində real vaxt rejimində izlənilməlidir, nanoelektronikada inanılmaz dərəcədə kiçik qüsurlar aşkar edilməlidir və s.

Yeni lazer, həmçinin torium atomlarının nüvələrində enerji keçidinə əsaslanan praktik, ultra dəqiq nüvə saatlarına da imkan verə bilər. Uzun müddətdir axtarılan bu cihazlar nəzəri olaraq tədqiqatçılara misli görünməmiş dəqiqliklə vaxtı etibarlı şəkildə izləməyə imkan verə bilər.

Qrupa CU Boulder və ABŞ Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutu (NIST) arasında birgə tədqiqat institutu olan JILA-nın əməkdaşları olan fiziklər Henri Kapteyn və Marqaret Murnayn rəhbərlik edir. 2024-cü ildə CU Boulder-dən fizika üzrə doktorluq dərəcəsi alan Jeremy Thurston yeni lazer üzərində işə rəhbərlik edib.

Fizika kafedrasının professoru Kapteyn bildirib ki, “Alimlər on illərdir ki, vakuum ultrabənövşəyi lazerləri üzərində işləyirlər. Düşünürük ki, nəhayət, güc baxımından miqyaslandırıla bilən və ölçüsü kompakt olan əla bir yol tapmış ola bilərik – bu, çətin tətbiqlər üçün iki vacib tələbdir.”

Komanda ilkin nəticələrini 17 və 19 mart tarixlərində Kolorado ştatının Denver şəhərində keçiriləcək Amerika Fizika Cəmiyyətinin Qlobal Fizika Zirvəsindəki sessiyalarda təqdim edəcək.

Bütün işıq, sahilə yaxın okeandakı zirvələr və çökəkliklərdən fərqli olaraq, çox kiçik dalğalar şəklində gəlir. Məsələn, görünən işıqdakı dalğaların ölçüsü zirvədən zirvəyə qədər təxminən 380 ilə 750 nanometr arasında dəyişir. Bu, bir düymün milyonda bir hissəsinə bərabərdir.

Alimlər uzun müddətdir ki, dalğa uzunluqlarını getdikcə daha qısaldan daha yaxşı lazerlər yaratmağa çalışırlar.

Lakin onilliklərdir ki, elm adamları spektrin vakuum ultrabənövşəyi (VUV) adlanan bir bölgəsində parlaq işıq şüaları yayan lazerlər hazırlamaqda çətinlik çəkirlər. Burada dalğa uzunluqları insan saçının enindən dəfələrlə kiçik olan təxminən 100-200 nanometrə çatır.

Murnane və Kapteynin lazeri adi masanın üzərinə sığacaq qədər kiçikdir və tədqiqatçılar onu daha da kiçik və daha səmərəli etməyə ümid edirlər.

“Qısa dalğa uzunluqları vacibdir, çünki onlardan daha yüksək qətnaməli mikroskoplar hazırlamaq üçün istifadə edə bilərsiniz”, – deyə tanınmış fizika professoru Murnane bildirib. “Əgər kimyəvi reaksiya baş verirsə, orada hansı molekulların olduğunu görə bilərsiniz – məsələn, kosmik kapsul atmosferə yenidən daxil olduqda onun üzərindəki plitələri necə ablasyon etdiyini görmək üçün.”Margaret Murnane və Henry Kapteyn kampusdakı laboratoriyalarında. Kredit: Glenn Asakawa/CU Boulder

Dərinliyə getmək

Murnane, Kapteyn və onların tələbələri güclü lazerlərə yad deyillər.

Tədqiqatçılar və onların həmkarları əvvəllər stolüstü rentgen lazerlərinin dizaynında öncülük etmişdilər . Bu maşınlar saniyədə milyard milyard dəfədən çox titrəyən işıq şüaları yayır.

Lakin lazer alimləri rentgen şüaları ilə görünən işıq arasında yerləşən vakuum ultrabənövşəyi şüasını araşdırmaqda çox şanslı olmayıblar. Bərk maddələrdən atomlara və üzvi molekullara qədər hər cür maddə vakuum ultrabənövşəyi şüası ilə güclü qarşılıqlı təsir göstərir.

Kapteyn dedi: “Əsasən, hər şey bu diapazonda işığı udur, buna görə də vakuum ultrabənövşəyi şüaları bu qədər maraqlıdır və onu mühəndislik etmək bu qədər çətindir”.

Bu çətinliklərin öhdəsindən gəlmək üçün Kapteyn və Murnanenin qrupu adi qırmızı və mavi lazer işığı şüaları ilə başladı.

Komanda bu şüaları ” anti-rezonanslı içiboş nüvəli lif ” adlanan xüsusi bir kamerada birləşdirdi .

Lif, internet məlumatlarını evinizə və evinizdən ötürən fiberoptik kabellərə bənzəyir. Lakin bu kamera, yeddi kiçik boru ilə əhatə olunmuş tək boş borudan ibarətdir. (Tədqiqatçılar onu revolverin lüləsi ilə müqayisə edirlər.)

Lazer işığı mərkəzi borudan keçir və bu müddətdə ksenon qazının atomlarına çırpılır. Həmin atomlar işığı udur və geri tüpürür, görünən işığı vakuum ultrabənövşəyi işığına çevirir.

“Bildiyimiz qədəri ilə, nə böyük, nə də kiçik müəssisələrdə heç bir başqa yanaşma yeni yanaşmamızın göstərdiyi VUV güc səviyyələrinə, tənzimləmə diapazonlarına və uyğunluğa malik deyil”, – Murnane bildirib.

Bu, faydalı ola bilər. Murnane əlavə etdi ki, bu gün bir çox texnologiya getdikcə nanoelektronikadan və ya inanılmaz dərəcədə kiçik cihazlardan asılıdır. Bunlara telefonunuzdakı, noutbukunuzdakı və digər cihazlardakı kompüter çiplərindəki yarımkeçiricilər daxildir.

Komandanın lazeri mühəndislərə bu cihazları optimallaşdırmağa kömək edə bilər – məsələn, onları daha az səmərəli edə biləcək kiçik qüsurları aşkar edə bilər.

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 .

Tik-tik saatlar

Tədqiqatçılar təqdimatlarında bu yanaşmanın möhkəm və portativ nüvəyə əsaslanan atom saatlarını necə reallaşdıra biləcəyini də vurğulayacaqlar.

Murnane izah etdi ki, lazeri düzgün dalğa uzunluğuna uyğunlaşdıraraq torium atomlarından ibarət bir buluda vursanız, atomlar enerji baxımından dəyişməyə başlayacaq – sanki baba saatındakı sarkaçı fırlatmaq onu yellədir.

Alimlər bu cür hərəkətləri izləyərək insanların GPS olmadan dünyanı gəzməsinə və kosmosda hərəkət etməsinə, hətta Yer kürəsinin Günəş sistemindən kənarda planetlər axtarmasına kömək edə bilərlər.

JILA və NIST-dən fizik Jun Ye-nin rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar ayrı bir səylə belə bir saatın hazırlanmasında böyük irəliləyişlər əldə ediblər .

Murnane əlavə etdi ki, torium atomları yalnız vakuum ultrabənövşəyi işığı daxilində, yəni tam 148.3821 nanometr dalğa uzunluğunda işığa məruz qaldıqda “tick” edir.

Hazırda alimlər bu işığı tez-tez bütün otaqları tutan lazerlərdən istifadə edərək yaradırlar. Murnane və Kapteyn daha ucuz və daha asan yerləşdirilə biləcək yeni lazerlərindən istifadə edərək eyni nailiyyətə nail ola biləcəklərini düşünürlər.

Komandanın hələ görüləsi çox işi var. Tədqiqatçılar vakuum ultrabənövşəyi lazerlərini daha az səmərəli etmədən dəfələrlə kiçikləşdirməyin yollarını sınaqdan keçirirlər – bu, mühəndislik çətinliyidir.

Murnane dedi: “VUV işığından istifadə etmək istədiyimiz bir çox tətbiq var, lakin praktik lazerlər olmayıb. İndi spektrin böyük bir bloku açılır, burada işığın atomların, molekulların və materialların incə detallarına çox həssas olduğu ortaya çıxır.”

Əsas anlayışlar

Optika və lazerlərLazer sistemləri

Boulderdəki Kolorado Universiteti tərəfindən təmin edilir