Електромагнітна індукована прозорість вперше продемонстрована на системі енергетичних рівнів ядра атома

Фізичне явище, широко використовується на сьогоднішній день для уповільнення і зберігання в хмарах атомів світлових імпульсів, було вперше продемонстровано на системі енергетичних рівнів ядра атома. Свого часу докази цього явища, відомого як електромагнітна індукована прозорість (коли рентгенівські промені проходять через шари заліза нанометрової товщини), були представлені групою вчених з Німеччини. Тепер ця ж група представила новий метод досягнення електромагнітної індукованої прозорості за допомогою всього лише двох енергетичних рівнів, замість звичайних трьох. Розробка, на думку дослідників, в майбутньому дозволить створювати нові пристрої для управління рентгенівським випромінюванням.

Явище електромагнітної індукованої прозорості можна спостерігати в спеціальних середовищах, які у звичайному стані не пропускають електромагнітне випромінювання на певних довжинах хвиль. Ці середовища можна зробити прозорими для якогось діапазону випромінювання за допомогою другого, «контролюючого» променя світла (строго визначеної довжини хвилі).

Якщо цей «контрольний» промінь включається і вимикається в потрібний час, середовище і електромагнітна індукована прозорість можуть використовуватися для уповільнення імпульсу світла, так, що він, фактично, зберігається в середовищі протягом секунди або навіть більш тривалого проміжку часу.

Раніше вчені вважали, що електромагнітна індукована прозорість вимагає, щоб ядра атомів середовища мали певну конфігурацію з трьох енергетичних рівнів, в якій перехід між однією парою рівнів заборонений.

Хоча подібні конфігурації можна виявити у багатьох атомних системах, в ядерних системах вони не доступні. Щоб обійти цю проблему, група дослідників з лабораторії DESY (Гамбург, Німеччина) розробила дворівневу ядерну систему, поведінка якої багато в чому нагадує шукану трирівневу.

Детальні результати їх роботи опубліковані в журналі Nature.

Експеримент, проведений вченими, включав в себе дві пластини заліза товщиною 2 нм, розміщені між двома платиновими дзеркалами, розташованими на відстані 45 нм, що дозволяло їм підтримувати між дзеркалами стоячу хвилю рентгенівського випромінювання. При цьому одна з пластин заліза перебувала в точці пікового значення амплітуди стоячої хвилі, а інша – в точці мінімуму. Обидва шару складалися з ізотопу заліза-57, який має два енергетичних рівня ядра з енергією переходу між ними дорівнює 14,4 кев і відповідної поглинання або випускання кванта жорсткого рентгенівського випромінювання. Однак, в умовах стоячої хвилі верхній рівень ядер, що знаходяться в точці пікового значення амплітуди, виявився зміщеним, таким чином була штучно створена трирівнева система.

Своїми експериментами вчені підтвердили, що створена ними система підходить для використання електромагнітної індукованої прозорості в рентгенівській області спектра.

На їх думку, встановлення підходить також для створення так званого «повільного» рентгенівського випромінювання (променя, сповільненої з допомогою електромагнітної індукованої прозорості). Це принципово нова можливість маніпулювання рентгенівським випромінюванням, що робить більш імовірним використання цього діапазону спектру для квантових інформаційних систем.

Адже, на відміну від фотонів видимого випромінювання, кванти рентгенівського спектру можуть бути виявлені практично з 100% вірогідністю.

Дослідники також сподіваються, що аналогічні методи можуть бути застосовані і до інших дворівневим системам, наприклад, квантових точок, що дозволить використовувати технологію електромагнітної індукованої прозорості в інших оптичних системах.

1. nanotechweb.org

2. sci-lib.com

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *