Космопорт "Nefelana"

В конце ушедшего века физикам с помощью сверхглубокого охлаждения удалось получит особое состояние вещества, предсказанное еще в двадцатые годы - «конденсат Бозе - Эйнштейна».  

 

В таком состоянии  все атомы ведут себя как один «сверхатом», то есть находятся в одном и том же, самом нижнем энергетическом состоянии, и потому имеют одни и те же квантовые характеристики.

Да , но спросите Вы, причём здесь умножение вещества? Ответ прост, умножить атомы означает  — увеличить их число во сколько-то раз. И в недавнем эксперименте группы американских ученых число атомов в пучке, проходящем через установку, было увеличено примерно в тридцать раз.

Как работает «умножитель атомов»? Подобно лазеру. В нем тоже есть «резервуар», поставляющий проходящему пучку — только не квантов, а атомов — дополнительные атомы для его «умножения». В данном случае этим «резервуаром», а также источником исходного атомного пучка, является магнитная ловушка, где находится облако атомов натрия в состоянии  конденсата Бозе — Эйнштейна..

Оказалось, что такой конденсат обладает и другими необычными особенностями. Если сквозь него пропустить два лазерных луча со слегка разными энергиями и направлениями, то атомы, первоначально находившиеся в покое, поглощают фотон более высокоэнергетичного луча, а потом излучают фотон, соответствующий менее энергетичному лучу. Разница энергий идет на придание атому определенной скорости по направлению, совпадающему с равнодействующей направлений обоих пучков. Иными словами, под воздействием двух лазерных пучков все атомы конденсата приобретают одну и ту же — небольшую — энергию и начинают медленно двигаться, продолжая оставаться в одном и том же квантовом состоянии, или, как говорят, оставаясь «когерентными» (согласованными). Атомный пучок готов.

Исследователи выпускали его из магнитной ловушки небольшими порциями в другую магнитную ловушку с таким же натриевым конденсатом, атомы которого предварительно получали энергетическую «подкачку» точно так же, как специальные атомы в активной среде лазера. При прохождении пучка атомы второго конденсата вынужденно переходили из возбужденного состояния в промежуточное, излучая меньше энергии, чем поглотили, а за счет остатка энергии приобретали ту же скорость и в том же направлении, что атомы вошедшего пучка.

 

Более того, они оказывались в том же квантовом состоянии, или, как говорят, приобретали ту же «фазу», то есть становились «когерентными» с ними. Присоединяясь к входящему пучку, они умножали его интенсивность (число атомов в нем), не меняя ни его когерентности, ни одного из других его исходных свойств. Важно, что усиленный пучок атомов действительно согласован, то есть когерентен. 

Пока налицо только выдающийся экспериментальный результат — реальное умножение атомов,  вернее захват атомов из резервуара и придание им характеристик, совпадающих с проходящим через резевуар потоком.  Но  ведь это лишь начало...

Источник : Знание-Сила