Фізики зробили шматок заліза прозорим за допомогою рентгена і дзеркал, фото DESY
Електромагнітні хвилі можуть зробити ядро атома заліза прозорим. Такий ефект продемонстрували в своєму експерименті вчені, що працюють на синхротроні в дослідницькому центрі DESY. Паралельно вони довели, що світлом можна управляти і створили деталь для квантового комп'ютера майбутнього.
Отриманий ефект називається прозорістю, викликаної електромагнітним полем (EIT). Це явище добре відомо фізикам-лазерники. Використовуючи яскравий лазерний промінь певної довжини хвилі, можна змусити непрозорий матеріал стати прозорим для випромінювання іншої довжини хвилі. Світло в цьому випадку певним чином взаємодіє з електронною оболонкою атома.
Синхротрон центру DESY (PETRA III) є джерелом рентгенівського випромінювання. І німецьким вченим вперше вдалося продемонструвати прозорість, викликану рентгенівськими променями.
Для цього вчені помістили два тонких листа заліза-57 (ізотоп, що становить 2% природного заліза) в оптичний резонатор - два паралельних платинових дзеркала. Такий "коридор" дозволяє перевідбивається рентгенівські промені багато разів. Листи заліза товщиною всього по три нанометра поділяв шар вуглецю, який є прозорим для рентгена використаної довжини хвилі. Товщина бутерброда з заліза і вуглецю становила 50 нанометрів. На нього дослідники направили тонкі рентгенівські промені (під дуже малими кутами).
В результаті при певному положенні листів вони спостерігали, що світло відбивається від платинових дзеркал так, ніби між ними нічого немає. Однак виникав цей ефект тільки при певному співвідношенні довжини хвилі і відстані між залізними пластинами.
Через численні перевідбиттів в системі з'явилася стояча хвиля, резонанс. Прозорість заліза спостерігалася, коли один лист знаходився в мінімумі амплітуди хвилі, інший - в максимумі. Варто було перемістити пластини всередині резонатора, як ефект пропадав.
Німецькі вчені пояснюють це явище квантово-оптичними ефектами. І все не так складно, як здається. Атоми заліза в листах в резонаторі коливаються узгоджено, синхронно поглинаючи і випускаючи кванти світла. В результаті (на відміну від атомів вільних) вони "скасовують" коливання один одного і система виходить прозорою для проходить випромінювання.
Нинішнє досягнення відрізняється від попередніх, отриманих в експериментах з видимим світлом. По-перше, вченим не довелося брати яскравий джерело випромінювання. Крім того, на виході вони побачили, що прозорість спостерігається не для окремих квантів світла, а для всього променя.
"Ми сподіваємося, що в майбутньому нам вдасться управляти рентгенівським випромінюванням за допомогою іншого рентгенівського випромінювання", - говорить доктор Ральф Рёльсбергер (Ralf Röhlsberger) з DESY. Фізики вважають, що такий ефект стане в нагоді в квантових комп'ютерах майбутнього для боротьби з відходить теплом (кожен зайвий квант світло - додатковий нагрів).
До речі, вчені спостерігали не тільки прозорість, а й уповільнення світлових хвиль в резонаторі - до декількох метрів в секунду. Нагадаємо, що швидкість світла у вакуумі становить 300 тисяч кілометрів на секунду. Німецькі фахівці планують продовжити експерименти, щоб зрозуміти, наскільки можна притримати світло.
Якщо вдасться досягти значних успіхів, можна буде говорити і про практичне застосування уповільнення світла. Наприклад, для зберігання інформації в екстремально повільних або зовсім зупинених імпульсах світла, пишуть фізики в своїй статті в журналі Nature.
Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram
джерело: Вести.Ru