Исследователи из Университета Маккуори продемонстрировали метод, который позволяет значительно сузить ширину линии лазерного луча более чем в десять тысяч раз. Это открытие может произвести революцию в квантовых вычислениях, атомных часах и обнаружении гравитационных волн.
В исследовании, опубликованном в APL Photonics, команда описала использование алмазных кристаллов и эффекта Рамана:
- Лазерный свет стимулирует вибрации в материалах, а затем рассеивается на этих вибрациях.
- Это позволяет сузить ширину линии лазерных лучей более чем в 10 000 раз.
Ширина линии лазера измеряет, насколько точно луч света поддерживает свою частоту и чистоту цвета. Чем уже ширина линии, тем более монохроматичен и спектрально чист лазер.
Теоретические прогнозы команды предполагают, что с помощью разработанного ими метода можно добиться ещё больших улучшений.
Профессор Ричард Милдрен из Школы математики и физических наук Университета Маккуори и Исследовательского центра MQ Photonics говорит:
«Один из текущих методов сужения ширины линии лазера использует устройства, называемые бриллюэновскими лазерами, в которых звуковые волны взаимодействуют со светом. Однако этот эффект относительно слаб — обычно сужение происходит только в десятки или сотни раз».
«Наша техника использует стимулированное рассеяние Рамана, где лазер стимулирует вибрации гораздо более высокой частоты в материале, и она в тысячи раз эффективнее сужает ширину линии».
Профессор Милдрен говорит, что это исследование представляет собой фундаментальный прорыв в лазерной технологии.
«Мы, по сути, предлагаем новый метод очистки спектра лазеров, который можно применить ко многим различным типам входных лазеров», — объясняет он.
Исследователи испытали свою технику, используя алмазные кристаллы, которые обладают исключительными тепловыми свойствами и обеспечивают стабильную среду для тестирования.
Используя алмазный кристалл размером всего несколько миллиметров в специально разработанной полости, они протестировали специально «шумный» входной луч с шириной линии, превышающей 10 МГц. Их метод рассеяния Рамана сузил выходной лазерный луч до предела в 1 кГц системы обнаружения, что представляет собой коэффициент уменьшения более чем в 10 000 раз.
Профессор Дэвид Спенс, также из Школы математики и физических наук Университета Маккуори и соавтор статьи, говорит:
«Наше компьютерное моделирование показывает, что мы можем сузить ширину линии лазера более чем в 10 миллионов раз, используя вариации текущей конструкции».
Нейтрино могут иметь тайную жизнь: исследование предполагает, что они могут тайно взаимодействовать во время коллапса массивных звёзд
Нейтрино — это космические хитрецы, которые почти неуловимы, но смертельны для звёзд, значительно более массивных, чем Солнце.
Эти элементарные частицы бывают трёх известных «вкусов»: электронный, мюонный и тау. Какими бы ни были их «вкусы», нейтрино известны своей изворотливостью, и многое об их свойствах остаётся загадочным.
Почти невозможно столкнуть нейтрино друг с другом в лаборатории, поэтому неизвестно, взаимодействуют ли нейтрино друг с другом согласно стандартной модели физики элементарных частиц или существуют гораздо обсуждаемые «секретные» взаимодействия только между нейтрино.
Теперь группа исследователей из Сети по изучению нейтрино, ядерной астрофизики и симметрий (N3AS), включая нескольких учёных из Калифорнийского университета в Сан-Диего, с помощью теоретических расчётов показала, как коллапс массивных звёзд может действовать как «нейтринный коллайдер».
Нейтрино крадут тепловую энергию у этих звёзд, заставляя их сжиматься и вызывая движение их электронов со скоростью, близкой к скорости света. Это приводит звёзды к нестабильности и коллапсу.
Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, было проведено под руководством учёных Калифорнийского университета в Сан-Диего Анны М. Сулиги, Жюльена Фроустея, Лукаша Графа, Кайла Кехрера и Джорджа Фуллера, а также сотрудников других учреждений.
В конце концов, плотность коллапсирующей звезды становится настолько высокой, что нейтрино оказываются в ловушке и сталкиваются друг с другом. При чисто стандартных взаимодействиях модели нейтрино будут в основном электронного «вкуса», материя будет относительно «холодной», и коллапс, скорее всего, оставит остаток в виде нейтронной звезды. Однако секретные взаимодействия, изменяющие «вкус» нейтрино, радикально меняют этот сценарий, производя нейтрино всех «вкусов» и приводя к в основном нейтронному «горячему» ядру, которое может привести к образованию остатка в виде чёрной дыры.
Предстоящий эксперимент Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) Фермилаб может проверить эти идеи, как и будущие наблюдения за нейтрино или гравитационными волнами от коллапсирующих звёзд.