Физики предлагают новую технику замедления света

Физики предлагают новую технику замедления света

Физическое явление, широко использующееся на сегодняшний день для замедления и хранения в облаках атомов световых импульсов, было впервые продемонстрировано на системе энергетических уровней ядра атома. В свое время доказательства этого явления, известного как электромагнитная индуцированная прозрачность (когда рентгеновские лучи проходят через слои железа нанометровой толщины), были представлены группой ученых из Германии. Теперь эта же группа представила новый метод достижения электромагнитной индуцированной прозрачности с помощью всего лишь двух энергетических уровней, вместо обычных трех. Разработка, по мнению исследователей, в будущем позволит создавать новые устройства для управления рентгеновским излучением.

Явление электромагнитной индуцированной прозрачности можно наблюдать в специальных средах, которые в обычном состоянии не пропускают электромагнитное излучение на определенных длинах волн. Эти среды можно сделать прозрачными для некого диапазона излучения при помощи второго, «контролирующего» луча света (строго определенной длины волны).

Если этот «контрольный» луч включается и выключается в нужное время, среда и электромагнитная индуцированная прозрачность могут использоваться для замедления импульса света, так, что он, фактически, хранится в среде в течение секунды или даже более длительного промежутка времени.

Ранее ученые считали, что электромагнитная индуцированная прозрачность требует, чтобы ядра атомов среды имели определенную конфигурацию из трех энергетических уровней, в которой переход между одной парой уровней запрещен.

Хотя подобные конфигурации можно обнаружить во многих атомных системах, в ядерных системах они не доступны. Чтобы обойти эту проблему, группа исследователей из лаборатории DESY (Гамбург, Германия) разработала двухуровневую ядерную систему, поведение которой во многом напоминает искомую трехуровневую.

Подробные результаты их работы опубликованы в журнале Nature.

Эксперимент, проведенный учеными, включал в себя две пластины железа толщиной 2 нм, размещенные между двумя платиновыми зеркалами, расположенными на расстоянии 45 нм, что позволяло им поддерживать между зеркалами стоячую волну рентгеновского излучения. При этом одна из пластин железа находилась в точке пикового значения амплитуды стоячей волны, а другая – в точке минимума. Оба слоя состояли из изотопа железа-57, который имеет два энергетических уровня ядра с энергией перехода между ними равной 14,4 кэВ и соответствующей поглощению или испусканию кванта жесткого рентгеновского излучения. Однако, в условиях стоячей волны верхний уровень ядер, находящихся в точке пикового значения амплитуды, оказался смещенным, таким образом была искусственно создана трехуровневая система.

Своими экспериментами ученые подтвердили, что созданная ими система подходит для использования электромагнитной индуцированной прозрачности в рентгеновской области спектра.

По их мнению, установка подходит также для создания так называемого «медленного» рентгеновского излучения (луча, замедленного с помощью электромагнитной индуцированной прозрачности). Это принципиально новая возможность манипулирования рентгеновским излучением, что делает более вероятным использования этого диапазона спектра для квантовых информационных систем.

Ведь, в отличие от фотонов видимого излучения, кванты рентгеновского спектра могут быть обнаружены практически со 100% вероятностью.

Исследователи также надеются, что аналогичные методы могут быть применены и к другим двухуровневым системам, например, квантовым точкам, что позволит использовать технологию электромагнитной индуцированной прозрачности в других оптических системах.

  • Дата публикации: 21.02.2012
  • 150

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться