Исследователи из Школы электротехники и информационной инженерии Сиднейского университета создали модулятор из карбида кремния. Он поможет изобретать новые устройства для квантовой коммуникации. Подробнее о разработке можно прочесть в Nature Communications.
Сотрудничество с Гарвардским университетом привело исследователей к разработке электрооптического модулятора нового поколения, который смог вытеснить своего громоздкого предшественника за счет создания более компактной, более мощной, более холодной, быстрой и экономичной системы на кристалле.
Новый модулятор стал возможен благодаря использованию «сложного» соединения — карбида кремния. Карбид кремния был впервые признан по-настоящему фантастическим по своим возможностям материалом для фотоники более трех десятилетий назад, когда было обнаружено, что он демонстрирует эффект Поккельса — метод поляризации света, используемый в электротехнике. Несмотря на исключительную долговечность карбида кремния в сложных электрических, механических и радиационных условиях, его использование в фотонике было ограничено.
Ведущий исследователь из Школы электротехники и информационной инженерии Сиднейского университета профессор Сяоке Йи сказал: «Использование карбида кремния потенциально откроет новую главу возможностей в фотонике для различных приложений, включая квантовые вычисления».
Электрооптические модуляторы кодируют электрические сигналы на оптический носитель. Они необходимы для работы глобальных систем связи и центров обработки данных, используемых для работы искусственного интеллекта, широкополосных сетей и высокопроизводительных вычислений.
«Модуляторы, использующие эффект Поккельса, обеспечивают сверхбыструю и широкополосную передачу данных с малыми потерями. Преодоление прежней неработоспособности карбида кремния может позволить создавать уникальные фотонно-интегральные схемы для передачи и обработки широкополосных и высокоскоростных сигналов, а также для новых квантовых технологий», — сказал профессор Йи, член Сиднейского наноинститута.
Ведущий исследователь из Гарвардского университета, профессор Марко Лонкар сказал: «Модулятор из карбида кремния, вероятно, найдет применение в квантовых коммуникациях . Например, их можно использовать для управления временными и спектральными свойствами квантовых излучателей, существующих в этом материале, а также направлять фотоны реконфигурируемым образом».
Было показано, что модулятор Сиднейского и Гарвардского университетов не имеет ухудшения сигнала и демонстрирует стабильную работу при высокой оптической интенсивности, что обеспечивает высокое отношение оптического сигнала к шуму для современных коммуникаций в центрах обработки данных, 6G и спутников, а также будущего квантового интернета.
Источник: https://hightech.fm/

Немецкие физики продемонстрировали управление обменным взаимодействием между электронами в молекуле гексафторида серы. Для этого они облучали ее мощным инфракрасным лазером и следили за тем, как меняется ее спектр поглощения в рентгеновском диапазоне.
Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Электроны обладают полуцелым спином, что делает их фермионами и подчиняет принципу запрета Паули: два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии. Когда два электрона встречаются в атоме (например, гелия) или молекуле (например, водорода), то, как они поделят пространство, зависит не только от их кулоновского отталкивания, но и от отношения их спинов. Когда спины направлены одинаково, электроны эффективно отталкиваются, в противном случае возникает притяжение. Это взаимодействие, названное обменным, возникает только в квантовой механике и ответственно за стабильность некоторых связей в молекулах.
Обменное взаимодействие сложным образом зависит от волновых функций частиц и вносит поправку в полную энергию электронного состояния атома и молекулы. По этой причине его довольно трудно вычленить из общей массы параметров, доступ к которым дает атомная и молекулярная спектроскопия. Применение мощных лазерных импульсов привело к развитию этих техник.
Физики научились исследовать спектры поглощения атомов и молекул с аттосекундным разрешением, что открыло дорогу к подробному изучению динамики электронов и ядер. Помимо прочего выяснилось, что обменное взаимодействие напрямую влияет на отношение площадей спектральных линий в дуплете спин-орбитального расщепления. Этот параметр (его еще называют коэффициентом ветвления) стал надежным источником информации об электронных корреляциях даже в сложных твердотельных системах.
Патрик Рупрехт (Patrick Rupprecht) из Института ядерной физики Общества Макса Планка и его коллеги из Германии пошли дальше и предложили модифицировать само обменное взаимодействие с помощью лазера.
Источник: https://nplus1.ru/

Сверхновые могут создавать ударные волны, способные стимулировать образование новых звезд, и этот процесс исследователи воссоздали с помощью крошечных пенопластовых шариков и лазерных лучей.
Исследование опубликовано в журнале “Материя и излучение в экстремальных условиях”. Моделирование газовых облаков в космосе с помощью пенопластовых шариков и лазерных лучей помогает понять, как сверхновые могут стимулировать звездообразование. Эти мелкомасштабные эксперименты могут углубить понимание формирования нашей Солнечной системы, которая, возможно, родилась в таком облаке.
Астрофизики считают, что молекулярные облака, представляющие собой клубящиеся сгустки газа, пыли и космоса, могут стать звездными яслями, когда они взаимодействуют с ударными волнами от сверхновых. Теоретически, ударные волны растягивают и сжимают газ и создают плотные области, которые затем могут превратиться в звезды.
Однако этот процесс трудно детально изучить издалека и он связан со сложными динамическими эффектами, такими как турбулентность, которые трудно смоделировать на компьютере. Одним из решений является создание в лаборатории моделей этих систем, которые ведут себя аналогично и могут быть детально изучены. Бруно Альбертацци из Политехнической школы в Париже и его коллеги использовали сферу из углеродно-водородной пены диаметром около 1 миллиметра, чтобы представить молекулярное облако. Они поместили сферу в камеру с маленьким углеродным штырем, затем запустили высокоэнергетический лазер на штырь, быстро нагревая его, пока он не взорвался.
“Это похоже на взрыв звезды, но гораздо меньше. – рассказывает Альбертацци. – Этот взрыв послал ударную волну через пену, подобно ударной волне, которую сверхновая звезда может послать через молекулярное облако”.
Затем исследователи проанализировали пенопластовый шар, чтобы выяснить, остались ли на нем аномально плотные пятна после прохождения ударной волны. Эти пятна представляют собой плотные области в молекулярном облаке, которые затем могут разрушиться и образовать звезды.
Они обнаружили незначительное сжатие, но увидели на 30 процентов больше, когда запустили два взрыва вместо одного. Это говорит о том, что процесс может быть более важным в тех частях Вселенной, где много звезд одного возраста и, следовательно, много сверхновых. Однако, чтобы увидеть истинную степень сжатия и понять, насколько важен этот процесс во Вселенной, потребуются более детальные наблюдения этих экспериментов, отметил ученый.
Источник: https://fbm.ru/

Физики из Университета Падерборна разработали новую концепцию генерации отдельных фотонов — мельчайших частиц света, составляющих электромагнитное излучение — с заданными свойствами, контролируемое манипулирование которыми имеет фундаментальное значение для фотонных квантовых технологий. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
Профессор Артур Зреннер, глава исследовательской группы «наноструктурная оптоэлектроника», объясняет, насколько сложной задачей до сих пор были индивидуальные желаемые состояния: «Соответствующие источники обычно основаны на излучении света от отдельных полупроводниковых квантовых излучателей, которые генерируют фотоны. Здесь свойства испускаемых фотонов определяются фиксированными свойствами квантового излучателя и, следовательно, не могут контролироваться с полной гибкостью».
Чтобы обойти эту проблему, ученые разработали полностью оптический нелинейный метод адаптации и контроля излучения одиночных фотонов. Основываясь на этой концепции, они демонстрируют управляемую лазером настройку энергии и управление поляризацией фотонов (то есть частотой света и направлением колебаний электромагнитных волн). Профессор Стефан Шумахер, физик из Падерборна, который также участвовал в исследовании, говорит, что они «создали управляемый лазером процесс преобразования с понижением частоты из возбужденного состояния полупроводникового квантового излучателя в виртуальное промежуточное состояние, что привело к испусканию одиночных фотонов.» Цреннер считает, что полученные результаты знаменуют собой важный шаг на пути к индивидуальному излучению одиночных фотонов из фотонной квантовой системы, основанной на принципах квантовой оптики.
Источник: https://android-robot.com/

Американские физики изучили поведение поляритонов на основе волн материи. Они создавали такие квазичастицы, смешивая два уровня холодных атомов в оптической решетке, один из которых соответствовал запертому атому, а другой — свободному. Ученые увидели фазовый переход поляритонного конденсата из состояния моттовского изолятора в сверхтекучее состояние.
Исследование опубликовано в Nature Physics.
Распространение квантов света в среде часто представляют себе в виде последовательности поглощения, испускания и свободного распространения фотона до следующего атома. В реальности все происходит несколько сложнее. Волновая функция фотона, пролетевшего через атом, представляет собой суперпозицию двух вкладов: один — от не взаимодействовавшего фотона, другой — от поглощенного и переизлученного. В оптически плотной среде суперпозиция включает в себя взаимодействия со всеми атомами на пути фотона. Такую сложную картину можно описать, заменив фотон поляритоном — квазичастицей, чьи дисперсионные соотношения (в частности, эффективная масса и групповая и фазовая скорости) учитывают результат всей многоканальной интерференции.
Особого успеха физики достигли, смешивая свет не с атомами, а со связанными состояниями электрона и дырки в полупроводнике — экситонами (подробнее о поляритонах и экситонах читайте в нашем материале «Зоопарк квазичастиц»). Это позволило создать условия для сильного эффективного фотон-фотонного взаимодействия, проявлениями которых стала поляритонная конденсация и многочастичные связанные состояния. Таким образом, поляритоны выглядят как перспективная платформа для квантовых симуляций, которая, однако, требует контроля диссипации и масштабируемости.
Группа физиков из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук под руководством Доминика Шнебле (Dominik Schneble) предложила расширить возможности поляритоники, заменив свет на волны материи. В их исследовании роль среды играли атомы, запертые в минимумах оптической решетки, а роль света — те же атомы, но в возбужденном состоянии, в котором их можно описать в виде волн. Свойствами и взаимодействием новых частиц можно было легко управлять с помощью параметров наложенного микроволнового поля, а также характером модуляции оптической решетки. Это дало авторам возможность наблюдать фазовый переход поляритонов из моттовского в сверхтекучее состояние.
Сначала физики помещали конденсат из 10 тысяч атомов рубидия, находящихся в основном сверхтонком состоянии, в двумерную оптическую ловушку с большой глубиной. Перпендикулярно ей вдоль оси z они накладывали еще одну оптическую решетку (z-решетку), чья глубина в ходе эксперимента изменялась. Авторы облучали атомы микроволновым полем с частотой, близкой к частоте перехода из основного в возбужденное сверхтонкое состояние. Это приводило к гибридизации (суперпозиции) обоих уровней.
Длина волны и поляризация лазера, формирующего вторую решетки, были подобраны таким образом, чтобы верхнее состояние не испытывало никакого барьера при движении вдоль оси z. Такую ситуацию еще можно описать с помощью большой и малой эффективных атомных масс, соответствующих различным состояниям. Хотя верхняя волна была привязана к определенному месту в z-решетке, ее волновая функция простиралась в соседние ячейки. С некоторой вероятностью, которую контролировали экспериментаторы, это приводило к перескокам поляритонов.
Гибридизованные поляритонные моды также делились на верхнюю и нижнюю с соответствующими дисперсионными соотношениями. Физики увидели перекачку энергии между ними, накладывая гармоническую модуляцию на глубину z-решетки. При некоторых частотах этой модуляции эффективно возбуждались верхние поляритонные моды, что выражалось в большем разнообразии атомных импульсов, которое авторы фиксировали с помощью времяпролетной техники измерения.
Увиденное изменение в импульсах — это, по сути, переход между режимом моттовского изолятора к режиму сверхтекучего поляритонного конденсата. Чтобы окончательно убедиться в этом, физики исследовали зависимость ширины импульсных распределений от амплитуды модуляции. Полученная зависимость оказалась в хорошем согласии с моделированием. В будущем авторы надеются изучить на материально-волновых поляритонах более сложные эффекты, например топологические изоляторы.
Источник: https://nplus1.ru/

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами предложили новый метод увеличения эффективности фотопроводящих источников терагерцового (ТГц) излучения. Они использовали профилированное сапфировое волокно для фокусировки лазерного излучения накачки, что позволит в десятки раз повысить КПД устройства. Генерируемое с их помощью ТГц-излучение безвредно для живых организмов, поэтому его можно использовать в медицинской диагностике, при проверке качества сельскохозяйственной продукции и в системах связи 5G.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Optics Letters.
Одно из направлений современной прикладной физики — терагерцовое (ТГц) излучение — стало многообещающим в силу ряда преимуществ. Занимая промежуточное место между инфракрасным и микроволновым диапазонами, оно обладает особыми свойствами, имеющими большое практическое значение. Излучение поглощается разными биологическими тканями и водой, дает высококачественное (контрастное) изображение, хорошо проникает сквозь многие диэлектрические материалы (бумага, пластмасса, керамика).
Кроме того, ТГц-излучение безопасно для живых организмов, поэтому возможности его применения в биологии, экологии, фармацевтике, медицине очень разнообразны: для получения информации о структуре и динамике белков, в биопроцессах, для контроля качества сельхозпродуктов, а также в медицинской диагностике и терапии.
В связи с этим сегодня активно развиваются методы генерации и детектирования ТГц-излучения. Так, например, его получают с помощью фотопроводящей антенны (ФПА), которая работает благодаря короткоживущим носителям заряда. ФПА состоит из двух металлических электродов, нанесенных на полупроводниковую подложку с зазором между ними, а энергия ТГц-импульса поступает из электрической энергии, запасенной в зазоре. Фотопроводящие антенны экономичны, просты в изготовлении, надежны и показывают высокую частоту импульсов электромагнитного излучения.
Ученые из Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН (Москва), Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН (Москва), Института физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН (Черноголовка) с коллегами из Университета Тохоку (Япония) предложили оригинальный способ увеличения мощности ТГц-излучения, разместив на поверхности фотопроводящих антенн линзу на основе сапфирового волокна с высоким коэффициентом преломления.
Предварительное численное моделирование показало, что использование линзы должно вызвать в зазоре антенны пространственное перераспределение энергии импульса лазерной накачки. При этом интенсивность волн в зазоре у единичной антенны с сапфировым волокном должна стать в 40 раз больше, чем без него.
Ученые предложили способ размещения сапфирового волокна на лицевой стороне поверхности фотопроводящей антенны, что позволяет пропускать лазерные лучи через линзу, освещая зазор между контактами антенны. При этом можно легко управлять положением сапфирового волокна относительно зазора. Исследователи ожидают, что предложенный ими подход приведет к увеличению интенсивности генерации электромагнитных волн в зазоре и, соответственно, мощности генерируемого ТГц-излучения. В результате этого общий КПД излучателя антенны вырастет до 7–10 раз, что повысит эффективность работы устройств.
«Наша разработка ляжет в основу создания систем терагерцовой спектроскопии и визуализации, которые важны в ряде областей, включая создание систем неинвазивной диагностики раковых опухолей и высокоскоростной передачи информации на основе 5G и 6G», — рассказывает первый автор статьи Дмитрий Пономарев, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, заместитель директора ИСВЧПЭ РАН.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Швейцарские ученые предлагают использовать динамическую нестабильность наночастицы, помещенной в оптическом резонаторе, для создания квантовых датчиков. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. Исследователи из Университета Инсбрука и Швейцарской высшей технической школы Цюриха показали, что наночастицы в крошечных оптических резонаторах можно перевести в квантовый режим и использовать в качестве высокоточных датчиков.
Как отмечают авторы исследования, ранее было доказано, что механическое квантовое сжатие уменьшает неопределенность флуктуаций ниже нулевых колебаний. В своей работе ученые предлагают новый подход, предназначенный для левитирующих механических систем.
«Мы демонстрируем, что правильно сконструированный оптический резонатор можно использовать для быстрого и сильного ограничения движения левитирующей наночастицы», — говорит Катя Кустура, участник исследования из Университета Инсбрука.
В оптическом резонаторе свет отражается между зеркалами и взаимодействует с левитирующей наночастицей. Такое взаимодействие может привести к динамической неустойчивости, которую обычно считали нежелательной. Авторы исследования полагают, что этот побочный эффект можно использовать для создания датчиков.
«В своей работе мы показываем, что при правильном контроле этих нестабильностей результирующая неустойчивая динамика механического осциллятора внутри оптического резонатора приводит к механическому сжатию», — говорит Кустура.
В своей работе исследователи продемонстрировали эти эффекты с использованием наночастицы диоксида кремния. Ученые считают, что квантовые датчики, созданные по этой технологии, можно использовать, например, в спутниковых миссиях, беспилотных автомобилях и в сейсмологии.
Источник: https://hightech.fm/

Канадские физики детально исследовали статистические свойства света, рождаемого при однопузырьковой сонолюминесценции. Применив два независимых метода, они выяснили, что сонолюминесцентные фотоны испытывают антигруппировку, что свидетельствует о неклассическом механизме их рождения. Исследование пока не прошло научное рецензирование, но с его препринтом уже можно ознакомиться.
Сонолюминесценция представляет собой периодическое излучение, возникающее при резком схлопывании кавитационных пузырьков за счет давления, созданного акустической волной. Для его наблюдения в емкости с жидкостью создают стоячую ультразвуковую волну. Сонолюминесценция может происходить в однопузырковом и многопузырьковом режиме, свойства излучения при этом различаются.
Несмотря на то, что сонолюминесценцию активно изучают с 90-х годов прошлого века, то сих пор нет четкого понимая лежащих в ее основе механизмов. Единственный способ разобраться в них — изучать рождаемое излучение. В типичном эксперименте по однопузырковой сонолюминесценции объем пузырька резко сокращается на три порядка, что приводит к генерации примерно миллиона фотонов, разлетающихся во всех направлениях. Спектр такого излучения близок к излучению черного тела с температурой порядка 6000 кельвин, что соответствует температуре поверхности Солнца. Физики пытались объяснить этот феномен с помощью тормозного излучения или рекомбинации электронов и ионов в плазме. Джулиан Швингер предложил более экзотический механизм, основанный на модификации электромагнитного вакуума и напоминающий динамический эффект Казимира. Тем не менее, у ученых пока нет достоверных свидетельств в пользу какого либо из этих механизмов.
Группа канадских физиков под руководством Эбрахима Карими (Ebrahim Karimi) из Университета Оттавы подробно исследовала менее очевидные свойства светового потока, рождаемого в процессе однопузырковой сонолюминесценции, которые связаны со статистикой фотонов. Применив два разных подхода, ученые выяснили, что такой свет имеет существенно неклассическую природу. Обнаруженные корреляции, хотя и не дают точного ответа, какой из механизмов ответственен за сонолюминесценцию, сильно ограничивают возможные объяснения.
Квантовая оптика сильно расширила наше понимание того, как может быть устроен свет. Переход от волновых воззрений к корпускулярным привел к новому описанию светового поля: теперь физики представляют его в виде чисел заполнения, соответствующим различным модам. В такой картине излучение черного тела (тепловое излучение) на множестве длин волн или излучение когерентного монохроматического лазера описываются с помощью распределения Пуассона для вероятности встретить n фотонов. Поскольку такой свет может быть описан с помощью электродинамики, его еще называют классическим.
Возникновение же дополнительной квантовой связи между процессами излучения может вызвать изменение в фотонной статистике. Его можно обнаружить, как считая отдельные фотоны в небольшом окне времени, так и наблюдая за тем, с каким интервалом фотоны долетают до детектора. В последнем случае в распределении этих интервалов возникает некоторый порядок, который можно оценить, вычисляя их взаимные корреляции различных порядков. Для теплового излучения эти коэффициенты больше единицы, для идеального когерентного излучения — равны ей. Когда же они меньше единицы, говорят про неклассический свет. Для идеального однофотонного источника эти коэффициенты равны нулю.
Физики использовали оба подхода, чтобы исследовать статистику однопузырковой сонолюминесценции, которую они наблюдали в сферической колбе, наполненной дегазированной водой. Авторы создавали в ней ультразвуковую волну на частоте 28,06 килогерца с помощью пьезоэлектрического преобразователя, прикрепленного ко дну колбы.
На первом этапе эксперимента они с помощью зеркал собирали свет, идущий из колбы в семи различных направлениях, таким образом, чтобы он попадал в объектив камеры в различные моменты времени. Это позволило измерить корреляционные функции сигнала вплоть до пятого порядка, которые оказались ощутимо ниже единицы. Средние от этих функций уменьшались с ростом порядка от 0,82 до 0,6.
На втором этапе авторы измеряли непосредственно статистику фотонов с помощью детектора, разрешающего число фотонов. Минимальное окно экспозиции детектора составляло 172,8 микросекунд, что соответствовало примерно пяти импульсам света. В такой схеме взаимная корреляция второго порядка оказалась равна 0,87±0,02, а распределение вероятности встретить n фотонов — существенно суб-пуассоновским.
Оба результата свидетельствуют о том, что процессы, в результате которых происходит однопузырковая сонолюминесценция, имеют квантовую природу. Следовательно, это явление не может быть объяснено с помощью одних лишь тепловых процессов. Полученный результат отдает предпочтение объяснению на основе динамического эффекта Казимира, которое, однако, содержит в себе противоречие, связанное со схлопыванием пузырька быстрее скорости света. С другой стороны, обнаруженные учеными свойства сонолюминесценции делают ее самым дешевым и доступным на сегодня источником неклассического света, что может найти применение в квантовых технологиях.
Ранее мы рассказывали про необычное поведение пузырьков, возникающих при облучении золотой наночастицы лазером.
Источник: https://nplus1.ru/

Ученые определили цвета лазерного излучения, при котором атом гелия невидим. Результаты исследования публикует Science. Физики из Австралийского национального университета разработали самый чувствительный метод измерения потенциальной энергии атома: в пределах одной сотой дециллионной доли джоуля, или 10-35 Дж.
Они использовали его для подтверждения квантовой электродинамики (КЭД). Напомним, это квантовополевая теория электромагнитных взаимодействий, а также наиболее разработанная часть квантовой теории поля.
Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Science, основано на определении цвета лазерного излучения, при котором атом гелия невидим. Как отмечают авторы новой работы, эксперимент является независимым подтверждением предыдущих методов, используемых для тестирования квантовой электродинамики. Среди них — измерение переходов из одного энергетического состояния атома в другое.
«Эта невидимость предназначена только для определенного атома и конкретного цвета света. Поэтому ее нельзя использовать для изготовления мантии-невидимки, которую Гарри Поттер использовал для исследования темных закоулков Хогвартса, — объясняет Брайс Хенсон, ведущий автор новой работы, сотрудник Исследовательской школы физики Австралийского национального университета. — Но нам удалось изучить некоторые „закоулки“ теории КЭД».
С помощью лазера чрезвычайно высокого разрешения и атомов, охлажденных до 80 миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля (80 нанокельвинов), ученые добились чувствительности в измерениях энергии, которая была на 5 порядков меньше, чем энергия атомов, около 10-35 Дж.
«Это настолько мало, что я не могу придумать ни одного явления, с которым можно было бы его сравнить», — добавил автор исследования.
Благодаря этим измерениям ученые смогли вывести очень точные значения невидимого цвета гелия. Чтобы сравнить свои результаты с теоретическим прогнозом для КЭД, они обратились к профессору Ли-Ян Тан из Китайской академии наук в Ухане и профессору Гордону Дрейку из Виндзорского университета в Канаде. В итоге, ученые добились того, что теоретическое значение было лишь немного ниже экспериментального, а также в 1,7 раза превышало экспериментальную погрешность.
Источник: https://hightech.fm/

Ученые из Варшавского университета, Военного технологического университета и Университета Саутгемптона представили новый тип перестраиваемого микролазера, излучающего два луча
Для достижения этого эффекта они заполнили оптическую микрорезонатор жидким кристаллом, легированным органическим лазерным красителем. Микрорезонатор состоит из двух совершенных зеркал, расположенных близко друг к другу – на расстоянии 2-3 мкм – так, что внутри формируется стоячая электромагнитная волна.
Пространство между зеркалами было заполнено специальной оптической средой – жидким кристаллом, который дополнительно был организован с помощью специального зеркального покрытия.
В итоге эти манипуляции физиков привели к появлению в резонаторе двух линейно поляризованных световых мод, т. е. двух стоячих световых волн с противоположными линейными поляризациями, пишет рецензируемый научный журнал Physical Review Applied.
Источник: https://glas.ru/

Галактики не существуют в вакууме. Возможно, они и существуют (в основном, поскольку даже межзвездное пространство содержит некоторое количество материи). Но галактики обычно не являются одиночными объектами. Несколько галактик, взаимодействующих гравитационно, могут образовывать скопления. Эти скопления могут взаимодействовать друг с другом, образуя суперкластеры. Наша галактика является частью группы галактик, называемой Местной группой. Эта Местная группа является частью суперкластера Девы, который, в свою очередь, является частью группы суперкластеров, называемой суперкластером Ланиакеа.
Во всех этих галактиках много тепла, с чрезвычайно высокой температурой, сравнимой с температурой ядра нашего Солнца, около 10 миллионов Кельвинов. Эта температура настолько высока, что атомы водорода не могут существовать, и вместо газа образуется плазма из протонов и электронов. Однако это проблема для физиков, которые утверждают, что плазма не должна быть такой горячей.
Как сказал Джанлука Грегори, профессор физики Оксфордского университета и один из авторов новой работы, в которой подробно описывается эксперимент по воссозданию условий внутри скопления галактик: «Причина, по которой газ внутри скопления галактик должен был остыть, заключается в том, что скопление существует уже очень долгое время (время, сравнимое с возрастом Вселенной). Поэтому, если предположить, что теплопроводность работает обычным образом, мы должны были бы ожидать, что первоначальное горячее ядро уже рассеяло свое тепло. Но наблюдения показывают, что это не так».
Проблема с попыткой создать эксперимент, который поможет ученым понять, что происходит, заключается в том, что температуры настолько высоки, что сделать это практически невозможно. Если только у вас нет 192 лазеров, работающих одновременно. Вы можете найти это в Национальной лазерной установке, расположенной в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Ливерморе, штат Калифорния.
NIF достаточно велик, чтобы в нем поместились три футбольных поля. С помощью ряда усилителей и другого оборудования генерируется пучок, дающий более 2 миллионов джоулей ультрафиолетовой энергии и до 500 триллионов ватт мощности. Он направляется на цель размером с карандашный ластик и длится всего несколько миллиардных долей секунды.
Этого короткого промежутка времени оказалось достаточно, чтобы ученые смогли провести необходимые измерения. Они обнаружили, что в созданной плазме есть горячие и холодные участки. Как предполагает теория и подтверждает данный эксперимент, внутри плазмы существуют запутанные магнитные поля, которые не позволяют электронам равномерно рассеиваться, тем самым препятствуя рассеиванию тепла путем обычной теплопроводности.
С лазером Национального центра зажигания у ученых есть только несколько попыток сделать все правильно. А поскольку условия эксперимента длятся всего несколько миллиардных долей секунды, ученые должны убедиться, что все настроено и работает правильно, включая проведение измерений.
Для этого профессор Рочестерского университета Петрос Цеферакос, возглавляющий Flash Center for Computational Science Рочестерского университета, использовал компьютерный код под названием FLASH (общедоступный код мультифизического многомасштабного моделирования) для предварительного моделирования эксперимента, чтобы, когда придет время проводить эксперименты, все прошло правильно.
Этот эксперимент показывает, насколько сложно проверить некоторые научные теории. Но именно эти теории должны быть проверены, если мы хотим лучше понять Вселенную и то, как она устроена. Для некоторых из нас само по себе знание является достаточным основанием для того, чтобы продолжать заниматься наукой. Однако иногда в процессе работы мы получаем что-то, что можем использовать для себя здесь, на Земле, или в космосе, когда мы становимся космической расой.
Позже в этом году команда проведет новые эксперименты, чтобы выяснить, что именно происходит с газом внутри скоплений галактик. Кто знает, куда приведет нас эта информация? Но 192 мощных лазера, создающих условия внутри ядра звезды… если не сказать больше, это просто здорово.
Источник: https://www.astronews.ru/

Страница 1 из 10

© 2022 Лазерная ассоциация

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск