Завершена серія експериментів по дослідженню взаємодії фемтосекундного випромінювання з ансамблем холодних атомів рубідію із застосуванням магнитооптической пастки

В лабораторії оптики активних середовищ Фізичного інституту ім. П. Н. Лебедєва РАН (ФІАН) завершена серія експериментів по дослідженню взаємодії фемтосекундного випромінювання з ансамблем холодних атомів рубідію із застосуванням магнитооптической пастки. Отримана можливість використовувати таку пастку як чутливий інструмент для вивчення процесів з малим перерізом (низькою ймовірністю), можливість відстежувати і вимірювати слабкі квантові ефекти. Про роботу розповідає старший науковий співробітник, кандидат фізико-математичних наук Олексій Акімов.

Магнітооптична пастка – це закритий вакуумний обсяг, в якому є джерело рубідію і лазерне випромінювання, яке його охолоджує. У цьому обсязі знаходяться відкриті металеві ємності – «човники», що містять сіль рубідію з відновником. При нагріванні човників до декількох сотень градусів за Цельсієм (електричним струмом) рубідій вивільняється.

Летять атоми охолоджуються – сповільнюються світловим полем шести лазерних пучків. Абсолютно охолодити рубідій в пастці не можна, є певна межа, який визначається балансом сил, діючих на атом з боку світлового поля. Типова температура в магнитооптической пастці для рубідію – 300 мкК. Це означає, що швидкість атома, яка при кімнатній температурі становить близько 300 м в секунду, зменшується до десятків сантиметрів в секунду. У результаті приблизно десять мільйонів атомів, що мають таку швидкість, що утримуються в пастці в обсязі близько сотень мікрон. Це досить велика оптична щільність. Світіння такого густого атомного хмари добре видно неозброєним оком – це світна точка.

В експерименті досліджено взаємодію вже холодних атомів з фемтосекундным випромінюванням. Це додаткове (крім охолоджуючого) випромінювання. Використовувалися два пробних лазера. Фемтосекундный і ще один неперервний лазер, що світить збоку.

Фемтосекундный імпульсно-періодичний лазер характеризується широким лінійчатим спектром випромінювання. Цей спектр складається з великої кількості мод, кожну з яких можна розглядати як окремий лазер. А значить, посвітивши на пастку системою багатьох лазерів, можна отримати відгук відразу на всі довжини хвиль. Це може бути використано в спектроскопії молекул. Відомо, що деякі хімічні реакції (фоточутливі) можна контролювати за допомогою світла. «Засвітивши» певну фазу реакції, можна вплинути на її продукт. Найчастіше для такого процесу потрібно досить багато лазерів. А спеціально модифіковане випромінювання фемтосекундного лазера дозволяє зробити це за допомогою одного джерела.

При налаштуванні фемтосекундного лазера близько до одного з переходів атома рубідію спостерігалося взаємодія однієї лазерної моди з атомом. Взаємодія це виявляється дуже слабким, тому що потужність однієї моди (монохроматичної частоти) не перевищує 10-5 від потужності всього випромінювання. Але, тим не менш, це слабка взаємодія можна побачити, так як його супроводжує процес іонізації всією потужністю фемтосекундного випромінювання. Виявилось, що процес можна розгортати в будь-яку сторону: можна виміряти іонізацію таким способом, а можна – слабке збудження через іонізацію.

Фемтосекундное випромінювання одночасно взаємодіє з ансамблем як неперервний лазер і як потужний іонізуючий лазер. Магнітооптична пастка виявилася інструментом, чутливим до дуже тонким і слабким ефектів за рахунок тривалого (секунди) час життя холодних атомів у ній.

Залишити відповідь

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