Исследователи из Университета Маккуори продемонстрировали методику, которая позволяет значительно сузить ширину линии лазерного луча более чем в десять тысяч раз. Это открытие может революционизировать квантовые вычисления, атомные часы и обнаружение гравитационных волн.
В исследовании, опубликованном в APL Photonics, команда описала использование алмазных кристаллов и эффекта Рамана — где лазерный свет стимулирует вибрации в материалах и затем рассеивается на этих вибрациях — для сужения ширины линии лазерных лучей более чем в 10 000 раз.
Ширина линии лазера
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 предсказания команды предполагают, что с помощью разработанного ими метода возможны ещё большие улучшения.
Один из текущих методов сужения ширины линии лазера использует устройства, называемые бриллюэновскими лазерами, которые используют звуковые волны для взаимодействия со светом, но эффект относительно слаб — обычно сужение происходит только в десятки и сотни раз.
Профессор Ричард Милдрен из Школы математики и физических наук Университета Маккуори и Центра исследований фотоники MQ говорит, что их методика использует стимулированное рассеяние Рамана, где лазер стимулирует гораздо более высокочастотные вибрации в материале, и это в тысячи раз более эффективно для сужения ширины линии.
Исследователи протестировали свою методику, используя алмазные кристаллы, которые обладают исключительными тепловыми свойствами и обеспечивают стабильную среду для тестирования. Используя алмазный кристалл размером всего несколько миллиметров в специально сконструированной полости, они протестировали намеренно «шумный» входной луч с шириной линии, превышающей 10 МГц. Их методика рассеяния Рамана сузила 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, что компьютерное моделирование предполагает возможность сужения ширины линии лазера более чем в 10 миллионов раз с помощью вариаций текущей конструкции.
Нейтрино могут иметь тайную жизнь: исследование предполагает, что они могут тайно взаимодействовать во время коллапса массивных звёзд
Нейтрино — космические хитрецы, парадоксально едва заметные, но смертельные для звёзд, значительно более массивных, чем Солнце.
Эти элементарные частицы бывают трёх известных «ароматов»: электрон, мюон и тау. Независимо от аромата, 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, показала, что коллапс массивных звёзд может действовать как «нейтринный коллайдер».
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 иметь электронный аромат, материя будет относительно «холодной», и коллапс, скорее всего, оставит остаток в виде нейтронной звезды. Однако секретные взаимодействия, изменяющие аромат нейтрино, радикально меняют этот сценарий, создавая нейтрино всех ароматов и приводя к в основном нейтронному «горячему» ядру, которое может привести к образованию остатка в виде чёрной дыры.
Эксперимент Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) Национальной ускорительной лаборатории Ферми может проверить эти идеи, как и будущие наблюдения за нейтрино или гравитационными волнами от коллапсирующих звёзд.