Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Первый в мире лазер, основой которого является свободное газообразное облако атомов
Ученые-астрономы уже достаточно давно обнаружили в глубинах космоса лазеры естественного происхождения, которые «выстреливают» в космос интенсивные импульсы светового или микроволнового излучения строго определенной частоты. Достаточно быстро ученые определили, что такие лазеры естественного происхождения спонтанно формируются в атмосферах звезд и планет, но механизмы, которые приводят в действие эти лазеры, оставались загадкой до последнего времени. И лишь недавно ученым-физикам удалось создать на Земле первый лазер, состоящий из свободного газообразного облака атомов, что является почти полным аналогом космического лазера естественного происхождения.
Лазеры представляют собой группу атомов некоторого вещества, которые способны излучать свет строго на определенной частоте. Эти атомы возбуждаются за счет энергии, подаваемой в систему от внешнего источника.
Свет, излученный атомами газа, начинает колебаться внутри объема лазера, отражаясь от параллельных зеркал, которые так же являются неотъемлемой частью конструкции любого газового лазера. Иногда вместо газообразной среды используют сверхчистые кристаллы некоторых веществ, но суть работы устройства при этом не меняется, когерентный и монохроматический луч света получается за счет многократного отражения зеркалами и переизлучения света атомами вещества.
Но, в космосе нет никаких зеркал и ничего напоминающего рабочее тело лазера в атмосферах звезд или планет. Именно этот факт и озадачивал ученых долгое время. Но ученые-физики нашли другой путь получения луча когерентного света, так называемые «случайные лазеры».
В этих случайных лазерах используется неограниченная и неупорядоченная среда, в большинстве случаев взвесь из мелкодисперсных частиц полупроводниковых материалов, которая при совпадении некоторых условий может стать источником лазерного света. В некоторые моменты времени в этой случайной среде самопроизвольно создаются некоторые структуры, способные отражать свет и выступать в качестве параллельных зеркал лазеров.
Начав опыты со случайными лазерами, ученые обратили внимание на то, что принципы их работы весьма напоминают принципы работы естественных космических лазеров. Но загвоздка оказалась в том, что среда случайных лазеров из мелких частиц вещества сильно отличается по всем свойствам от газовых облаков в космическом пространстве. И эту загадку удалось успешно решить группе ученых из института Не Линеер де Нис (Institut Non Lineaire de Nice) в южной Франции. Используя облако из атомов рубидия, заключенных в пределах магнитной оптической ловушки, ученые создали первый на Земле случайный газовый лазер.
Когда это облако атомов освещается источником света с длиной волны, близкой к длине волны излучения рубидия, свет, переизлучаясь и отражаясь в случайных направлениях, в некоторые моменты времени обретает упорядоченный характер и формирует луч когерентного света, что и происходит в естественных космических лазерах.
Способность воспроизведения явления космического лазера в рамках лаборатории позволит ученым-астрономам и физикам более подробно узнать о процессах, происходящих в космических глубинах. Но у данного открытия могут появиться и более практические области применения.
На основе газовых случайных лазеров можно будет создать новые источники искусственного света, обладающего уникальным набором характеристик, которые могут стать основой научного и телекоммуникационного оборудования.
