Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Атомдық толқынды тарату
Propagating atomic wave
Атомдық лазер – атомдардың когерентті күйін тарату процесі. Олар әртүрлі техникаларды қолдана отырып, атомдардың Бозе-Эйнштейн конденсатынан шығарылады. Оптикалық лазер сияқты, атомдық лазер де толқын сияқты қозғалатын когерентті сәуле болып табылады. "Атомдық лазер" терминінің шатастыратындығы туралы пікірлер бар. Шындығында, "лазер" сөзі күшті сәулелену арқылы жарықты күшейтуді білдіреді, бұл "атомдық лазер" деп аталатын физикалық құрылыммен тікелей байланысты емес, және Бозе-Эйнштейн конденсатын (BEC) дәлірек сипаттауы мүмкін. Қазіргі талқылауда кеңінен қолданылатын терминология – консервативті тұзақта булану арқылы әдетте алынатын BEC-ті, ал атомдық лазерді бұрын жасалған BEC-тен бөліп алу арқылы алынатын таралатын атомдық толқын ретінде қарастыру. Кейбір ағымдағы тәжірибелік зерттеулер атомдардың "ыстық" сәулесінен тікелей атомдық лазер алуға, алдымен тұтқынға алынған BEC жасамай-ақ тырысады.
An atom laser is a coherent state of propagating atoms. They are created out of a Bose–Einstein condensate of atoms that are output coupled using various techniques. Much like an optical laser, an atom laser is a coherent beam that behaves like a wave. There has been some argument that the term "atom laser" is misleading. Indeed, "laser" stands for light amplification by stimulated emission of radiation which is not particularly related to the physical object called an atom laser, and perhaps describes more accurately the Bose–Einstein condensate (BEC). The terminology most widely used in the community today is to distinguish between the BEC, typically obtained by evaporation in a conservative trap, from the atom laser itself, which is a propagating atomic wave obtained by extraction from a previously realized BEC. Some ongoing experimental research tries to obtain directly an atom laser from a "hot" beam of atoms without making a trapped BEC first.
Кіріспе
Алғашқы импульстік атомдық лазер 1996 жылдың қараша айында профессор Вольфганг Кеттерле және әріптестері MIT-де көрсетті. Кеттерле натрий изотопын пайдаланды және шығару құрылғысы ретінде тербелісті магниттік өріс қолданды, соның нәтижесінде гравитация тамшылап ағатын кран сияқты бөліктерді бөліп шығарды (қосымша сілтемелердегі видеоны қараңыз). Бірінші атомдық лазер құрылысынан бері атомдық лазерлерді қайта жасау, шығаруды біріктірудің әртүрлі техникаларын және жалпы зерттеулерді дамытуда үлкен серпіліс болды. Атомдық лазердің қазіргі даму кезеңі 1960 жылдары ашылған оптикалық лазердің даму кезеңімен салыстыруға болады. Осыған байланысты, жабдықтар мен техникалар әлі де бастапқы даму сатысында және ғылыми-зерттеу зертханаларының құзырында қалуда. Қазірге дейін ең жарқын атомдық лазер Грекияның Крит аралындағы IESL FORTH-та көрсетілді.
The first pulsed atom laser was demonstrated at MIT by Professor Wolfgang Ketterle et al. in November 1996. Ketterle used an isotope of sodium and used an oscillating magnetic field as their output coupling technique, letting gravity pull off partial pieces looking much like a dripping tap (See movie in External Links). From the creation of the first atom laser there has been a surge in the recreation of atom lasers along with different techniques for output coupling and in general research. The current developmental stage of the atom laser is analogous to that of the optical laser during its discovery in the 1960s. To that effect the equipment and techniques are in their earliest developmental phases and still strictly in the domain of research laboratories. The brightest atom laser so far has been demonstrated at IESL FORTH, Crete, Greece.
Физика
Атомдық лазердің физикасы оптикалық лазердің физикасына ұқсас. Оптикалық және атомдық лазердің басты айырмашылықтары – атомдар бір-бірімен әрекеттеседі, фотондар сияқты жаратыла алмайды және фотондарда масса болмағандықтан, массаға ие (сондықтан атомдар жарық жылдамдығынан төмен жылдамдықпен қозғалады). Атомдардың беттермен Ван-дер-Ваальс әрекеттесуі дәстүрлі лазерлерге тән атомдық айналарды жасауды қиындатады. Алғашқы жалған үздіксіз жұмыс істейтін атом лазерін Теодор Ханш, Имманюэль Блох және Тильман Эссингер Мюнхендегі Макс Планк кванттық оптика институтында көрсетті. Олар 100 мс-қа дейін созылатын жақсы бақыланатын үздіксіз сәуле шығарады, ал олардың бұрынғылары тек атомдардың қысқа импульстарын ғана шығарды. Дегенмен, бұл үздіксіз атом лазері деп есептелмейді, себебі азайған BEC-ті қайта толықтыру, эмиссия ұзақтығынан шамамен 100 есе ұзаққа созылады (яғни, жұмыс циклі 1/100-ге тең). Соңғы уақыттардағы осы саланың дамуы үздіксіз атом лазерін, атап айтқанда үздіксіз Бозе-Эйнштейн конденсатын құруға қадам басқан.
The physics of an atom laser is similar to that of an optical laser. The main differences between an optical and an atom laser are that atoms interact with themselves, cannot be created as photons can, and possess mass whereas photons do not (atoms therefore propagate at a speed below that of light). The van der Waals interaction of atoms with surfaces makes it difficult to make the atomic mirrors, typical for conventional lasers. A pseudo continuously operating atom laser was demonstrated for the first time by Theodor Hänsch, Immanuel Bloch and Tilman Esslinger at the Max Planck Institute for Quantum Optics in Munich. They produce a well controlled continuous beam spanning up to 100 ms, whereas their predecessor produced only short pulses of atoms. However, this does not constitute a continuous atom laser since the replenishing of the depleted BEC lasts approximately 100 times longer than the duration of the emission itself (i. e. the duty cycle is 1/100). Recent developments in the field have shown progress towards a continuous atom laser, namely the creation of a continuous Bose Einstein Condensate.
Қолданбалар
Атом лазерлері атом голографиясы үшін маңызды. Дәстүрлі голография сияқты, атом голографиясы да атомдардың дифракциясын пайдаланады. Атомдардың де Бройль толқын ұзындығы жарық толқын ұзындығынан әлдеқайда кішкентай болғандықтан, атом лазерлері әлдеқайда жоғары ажыратымдылықтағы голографиялық кескіндерді жасауға мүмкіндік береді. Атом голографиясы жартылай өткізгіштерге бірнеше нанометр ғана көлемдегі күрделі интегралдық тізбектерді бейнелеу үшін қолданылуы мүмкін. Атом лазерлерінен пайда көретін тағы бір сала – атомдық интерферометрия. Атомдық интерферометрде атомдық толқын шоғы екі толқын шоғына когерентті түрде бөлінеді, олар қайта біріктірілмес бұрын әртүрлі жолдармен жүреді. Оптикалық интерферометрлерге қарағанда сезімтал болатын атомдық интерферометрлер кванттық теорияны тексеру үшін қолданылуы мүмкін, ал олардың жоғары дәлдігі кеңістік-уақыттың өзгеруін анықтауға мүмкіндік береді. Бұл атомдардың де Бройль толқын ұзындығы жарық толқын ұзындығынан кішкентай болғандықтан, атомдардың массасы бар және атомның ішкі құрылымын да пайдалануға болады.
Atom lasers are critical for atom holography. Similar to conventional holography, atom holography uses the diffraction of atoms. The De Broglie wavelength of the atoms is much smaller than the wavelength of light, so atom lasers can create much higher resolution holographic images. Atom holography might be used to project complex integrated circuit patterns, just a few nanometres in scale, onto semiconductors. Another application, which might also benefit from atom lasers, is atom interferometry. In an atom interferometer an atomic wave packet is coherently split into two wave packets that follow different paths before recombining. Atom interferometers, which can be more sensitive than optical interferometers, could be used to test quantum theory, and have such high precision that they may even be able to detect changes in space time. This is because the de Broglie wavelength of the atoms is much smaller than the wavelength of light, the atoms have mass, and because the internal structure of the atom can also be exploited.