Atom kao svjetlosni dimmer

Svojstva atoma se mijenjaju proizvoljno kontrolnim laserom

Laserski fizičari na Sveučilištu u Bonnu razvili su neku vrstu "svjetlosnog zatamnjenja" iz jednog atoma. © Volker Lannert / Sveučilište u Bonnu
čitati naglas

Bonnski fizičari razvili su svojevrsni "svjetlosni dimmer", koji se sastoji od jednog atoma. Opslužuje ga laserski snop. U budućnosti će se slične komponente vjerojatno koristiti u kvantnoj komunikaciji, objavili su istraživači u časopisu Physical Review Letters.

Jedna od velikih atrakcija njemačkog vodećeg ekspresnog vlaka, ICE-3, je stakleni zid između vozačke kabine i dnevnog boravka: obično je jasno. Međutim, dovoljan je jedan pritisak na gumb i pretvara se - Abrakadabra - od sada isti u neprozirnom mliječnom staklu.

Kvantni fizičari na Sveučilištu u Bonnu svladavaju sličan magični trik. S jednom razlikom: oni rade s pojedinim atomima cezija, koji ih na zahtjev čine "prozirnim" ili manje ili više "neprozirnim".

Cesijev atom u "svijetlom kavezu"

Za svoj novi eksperiment, istraživači oko profesora Dietera Meschedea koristili su lučna ogledala s izrazito visokom reflektivnošću. Izravnali su zrcalne površine tako da su bili nasuprot jedni drugima. Zraka svjetlosti može se bacati naprijed-natrag između ogledala stotine tisuća puta.

U taj "lagani kavez" sada su postavili jedan atom cezija. Sa kontrolnim laserom zračenim sa strane, oni su tada vrlo specifično promijenili svojstva ovog atoma. Na primjer, uspjeli su pustiti svjetlost da prođe kroz kavez, oslabiti ga ili čak blokirati - slično kao prigušivač. prikaz

Da se cezij može koristiti kao čista sklopka za isključivanje, bonski su istraživači već mogli pokazati prije godinu dana. "Ali sada možemo promijeniti svojstva atoma našim kontrolnim laserom točno onako kako želimo", kaže Tobias Kampschulte s Bonnskog instituta za primijenjenu fiziku.

Lijep učinak: cezij postaje hladniji

Fizičari su posebno zadovoljni neočekivanim učinkom njihovog eksperimenta: Cezijevi atomi su prilično živahni na sobnoj temperaturi. Da bi mogli konkretno njima manipulirati, istraživači stoga hlade atome dok se jedva kreću. Zatim ih zgrabite nekakvim pincetama svjetlosti i držite na željenom mjestu. Ali čak i kada su ohlađeni, atomi su i dalje toliko prgavi da se u prosjeku mogu zadržati na samo sekundu. Tada se polijeću.

U optičkom kavezu, cezij, međutim, sjedi mnogo duže pod utjecajem kontrolnog lasera - u prosjeku 16 sekundi. To ostavlja fizičarima više vremena za njihove eksperimente.

"Čini se da naša eksperimentalna postava i dalje hladi cezijeve atome i tako ih duže drži", objašnjava Kampschulte. Zašto je to tako, ne znamo tačno.

(idw - University Bonn, 06.10.2010. - DLO)