Физики научились изучать самые холодные объекты во Вселенной - не вредя им
Скопления атомов, известные как конденсаты Бозе-Эйнштейна - это самые холодные объекты по Вселенной. Они настолько хрупкие, что один-единственный фотон нагреет и разрушит их. До последнего открытия было невозможно одновременно измерять и управлять этими поразительными веществами.
Но британские и австралийские физики предложили новый способ замерять КБЭ - с помощью фильтра, нейтрализующего повреждения от потока света (стандартного измерительного инструмента для этих объектов). Такой фильтр не только дает наилучший расчет состояния КБЭ, убирая "шум" - он еще и способен использовать эти измерения для обратной связи с объектом и снятия части нагрева
Если представленные теоретические выкладки пройдут экспериментальную проверку, ученые получат массу новой информации о КБЭ и смогут значительно шире использовать их в фундаментальных исследованиях: в атомных лазерах для точного измерения силы притяжения, для изучения излучения Хокинга из черных дыр. Что же касается практической сферы, то военные могли бы применять КБЭ для обнаружения подлодок и подземных бункеров, в технологиях стелс.
"Как будто вы пытаетесь узнать, работает ли ваш холодильник, но не хотите открывать дверцу и выпускать наружу холодный воздух. Даже совсем немного тепла может уничтожить КБЭ. И даже самые продвинутые фотодетекторы уничтожают их, сделав один-единственный снимок. Наша разработка позволит снимать КБЭ долгое время - возможно, неограниченно долгое", - рассказывает ведущий автор исследования Майкл Хаш (Michael Hush) из Ноттингемского университета.
КБЭ - это скопления атомов, охлажденные до 100 нанокельвинов (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля). При таких температурах атомы теряют свои индивидуальные свойства и начинают вести себя как один большой "суператом". Благодаря такой охлажденности атомы КБЭ создают очень мало "шума", что делает их идеальным инструментом для изучения атомной физики.
Лучше всего свойства КБЭ измеряются нерезонансным светом, который "отпрыгивает" от атомов, а не поглощается ими (а потом отражается). Длина волны у такого света совсем другая, и он не так сильно вредит КБЭ и облегчает фиксацию свойств конденсата. Однако и нерезонансный свет способен на самопроизвольное излучение, слегка нагревающее КБЭ, рискуя его уничтожить. Именно для контроля над этим "эффектом нагрева" ученые разработали особый фильтр.
Исследование представлено в журнале New Journal of Physics.
По материалам пресс-релиза издателя.
Артём Космарский nauka21vek.ru