นักวิจัยในประเทศเนเธอร์แลนด์ผลิตคอนเดนเสท Bose–Einstein (BEC) แบบต่อเนื่อง อ้างว่าเป็นประการแรก ความสำเร็จได้รับการแสวงหามานานหลายปี และอาจนำไปสู่เลเซอร์อะตอมแบบคลื่นต่อเนื่องและความเข้าใจพื้นฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น BECs เกิดขึ้นเมื่อก๊าซของอะตอมของอะตอมถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่เย็นจัด อะตอมส่วนใหญ่ครอบครองสถานะพื้นของระบบ และ BEC จะทำงานเหมือนระบบขนาดใหญ่ที่อธิบายโดยฟังก์ชันคลื่นควอนตัมเดียว
BECs ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในปี 1995 และผู้สร้างได้รับรางวัล
โนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2001 BECs พูดอย่างเคร่งครัดคือเลเซอร์อะตอม ดังที่Florian Schreck นักฟิสิกส์ควอนตัม แห่งมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมอธิบายว่า “ถ้าคุณใช้คำว่า laser หมายถึงการขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี และคุณแปลคำเหล่านี้ทั้งหมดทีละคำเป็นอะตอมของพวกมัน เทียบเท่าแล้วกระบวนการสร้างโหมดการครอบครองด้วยกล้องจุลทรรศน์นี้ก็เป็นสิ่งเดียวกัน”
ลำแสงเลเซอร์แบบเดิมผลิตขึ้นโดยการดึงแสงบางส่วนออกจากโหมดออปติคอลที่มีอยู่ภายในช่องแสง ในการผลิตเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง เราต้องปั๊มพลังงานเข้าสู่โหมดโพรงให้เร็วที่สุดเท่าที่พลังงานจะไหลผ่านลำแสงเลเซอร์และกระบวนการสูญเสียอื่นๆ
เติมอะตอมหนึ่งในเป้าหมายหลักของออปติกอะตอมคือการผลิตเลเซอร์อะตอมแบบคลื่นต่อเนื่อง ซึ่งเป็นระบบที่ให้ลำแสงต่อเนื่องของอะตอมที่ต่อเนื่องกัน เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ นักวิจัยจะต้องเพิ่มอะตอมใหม่เข้าไปใน BEC อย่างน้อยให้เร็วเท่ากับที่อะตอมในลำแสงปล่อยทิ้งไว้
ในขณะที่โฟตอนโดยพื้นฐานแล้วไม่มีปฏิกิริยากัน อะตอมที่เย็นจัดจะก่อตัวเป็นโมเลกุลอย่างรวดเร็ว ซึ่งมักจะเป็นสาเหตุใหญ่ที่สุดของการสูญเสียอะตอมใน BEC เพื่อให้ BEC ดำรงอยู่ได้อย่างต่อเนื่อง นักฟิสิกส์จึงจำเป็นต้องเติมอะตอมเหล่านี้อย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง เพียงอย่างเดียวนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นไปไม่ได้ แม้ว่าจะไม่มีการถอดอะตอมเพื่อสร้างลำแสงเลเซอร์ก็ตาม
ในปี 2013 Schreck และเพื่อนร่วมงาน ซึ่งขณะนั้นอยู่ที่สถาบัน
Quantum Optics and Quantum Information ของออสเตรีย และมหาวิทยาลัย if Innsbruck ได้สร้างBEC ขึ้นเป็นครั้งแรกด้วยการทำให้อะตอมเย็นลงด้วยเลเซอร์แทนการทำความเย็นแบบระเหย การระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ทำได้เร็วกว่ามากและไม่ต้องการให้ตัวอย่างส่วนใหญ่สูญหาย พวกเขาล็อกเลเซอร์ไว้ที่การเปลี่ยนผ่านของอะตอมที่มีความกว้างเส้นแคบในสตรอนเชียมเพื่อทำให้เมฆของอะตอมเย็นลง ในขณะที่เลเซอร์ตัวที่สองจะเพิ่มศักยภาพในการดักจับที่ศูนย์กลางของกับดัก เลเซอร์ตัวที่สองนี้ทำให้ใจกลางโปร่งใสต่อเลเซอร์และปล่อยให้พลังงานจากอะตอมเหล่านี้ ซึ่งร้อนขึ้นเมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้น กระจายออกไปยังอะตอมโดยรอบ
“น่าเสียดาย กลอุบายนี้ที่เราใช้ปกป้อง BEC จากโฟตอนที่ระบายความร้อนด้วยเลเซอร์ใช้ไม่ได้กับเลเซอร์ความกว้างเส้นกว้าง” Schreck อธิบาย; “ก่อนอื่นเราทำให้ตัวอย่างของเราเย็นลงโดยใช้แสงสีฟ้า แล้วจึงปิดการทำงาน” วิธีการตามลำดับนี้สามารถผลิตคอนเดนเสทได้เป็นระยะเท่านั้น
ในงานใหม่นี้ Schreck และเพื่อนร่วมงานได้ออกแบบเครื่องจักรใหม่ที่มีห้องสุญญากาศ 2 ห้องแยกกัน สิ่งนี้ทำให้พวกเขาสามารถนำลำแสงของอะตอมผ่านทั้งสองและเติมเต็ม BEC ได้อย่างต่อเนื่อง
“แทนที่จะดำเนินการเปลี่ยนความเย็นทั้งหมดเหล่านี้ทีละครั้งตามเวลาเหมือนอย่างที่คนทั่วไปเคยทำมาก่อน คุณกำลังดำเนินการการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นอย่างต่อเนื่องในอวกาศ” Schreck อธิบาย ผลที่ได้คือคอนเดนเสทที่ถูกแทนที่เร็วกว่าที่มันจะสลายตัว ทำให้สามารถคงอยู่ได้อย่างไม่มีกำหนด
ความก้าวหน้าอย่างมาก
ก่อนหน้านี้หลายกลุ่มได้พยายามใช้ขั้นตอนการทำความเย็นตามลำดับโดยใช้เทคนิคหลายอย่างในการทำให้อะตอมต่างๆ เย็นลง Shreck กล่าว “พวกเขามีความก้าวหน้าอย่างมาก แต่พวกเขาไม่สามารถผลักดันมันไปได้จนสุดทาง ตอนนี้เทคโนโลยีมีการเติบโตมากขึ้น และสตรอนเชียมก็ดีเพราะมีช่วงการเปลี่ยนความเย็นที่แคบ ซึ่งทำให้เราง่ายขึ้น”
เป้าหมายหลักของนักวิจัยคือเลเซอร์อะตอมแบบคลื่นต่อเนื่อง ซึ่งสามารถใช้ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง การค้นหาพลังงานมืด การทดสอบหลักการสมมูล และอื่นๆ Schreck กล่าวว่ายังไม่ชัดเจนว่าจะสามารถสกัดลำแสงได้มากน้อยเพียงใดในปัจจุบันเนื่องจากการจำลองไม่แน่ชัด แต่เขา “มั่นใจอย่างยิ่งว่าลำแสงมีมากกว่า 20%” และเชื่อว่าการเพิ่มอัตราขยายต่อไปน่าจะพิสูจน์ได้ค่อนข้างง่าย
นอกเหนือจากลำแสงเลเซอร์อะตอมแล้ว BECs แบบต่อเนื่องสามารถตอบคำถามสำคัญในฟิสิกส์ของสสารควบแน่นได้ “นี่คือระบบที่ขับเคลื่อนและกระจายตัว และโดยหลักการแล้ว คุณสามารถมีเฟสควอนตัมและพฤติกรรมควอนตัมแบบใหม่ในระบบไดนามิกที่มีแรงขับและการกระจาย” Schreck กล่าวเสริม “นักทฤษฎีค่อนข้างสนใจในเรื่องนี้”.
Jun Yeจาก JILA ที่ US National Institute for Standards and Technology และ University of Colorado รู้สึกประทับใจ “กลุ่มของ Florian Schreck ได้ทำงานเกี่ยวกับแหล่งที่มาของอะตอมของสตรอนเทียมแบบเย็นพิเศษมาเป็นเวลาหลายปีแล้ว” เขากล่าว “เป็นเรื่องน่ายินดีอย่างยิ่งที่เห็นว่าพวกเขาได้สร้างความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในการรวมเทคโนโลยีนี้เข้ากับการกระเจิงของอะตอมความร้อนที่กระตุ้นโดย Bose อย่างต่อเนื่องให้กลายเป็นคอนเดนเสทของสตรอนเทียม-84 ของ Bose-Einstein เทคโนโลยีนี้ เมื่อขยายออกไปด้วยความสามารถในการส่งออกอย่างต่อเนื่อง จะมีผลกระทบอย่างมากต่อเซ็นเซอร์ควอนตัมตั้งแต่เครื่องวัดคลื่นสสารไปจนถึงนาฬิกา”
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
