Ученые продемонстрировали железо в прозрачном виде

Ученые из исследовательского центра DESY (Германия) провели эксперимент, в ходе которого было продемонстрировано прозрачное железо. Такой эффект достигается благодаря воздействию на атомы железа электромагнитных волн. Параллельно также было доказано, что вполне возможно осуществлять управление светом, в результате чего была создана экспериментальная деталь для компьютера нового поколения.

Свойство железа становиться прозрачным хорошо известно, например, физикам, изучающим лазеры. При помощи яркого лазерного луча с определенной длиной волны можно добиться того, чтобы непрозрачный предмет стал прозрачным. В этом случае поток света особым образом вступает во взаимодействие с электронной оболочкой атомов.

В ходе экспериментов немецкие ученые пользовались специальным синхротроном PETRA III, который является источником рентгеновского излучения. Таким образом, физики впервые продемонстрировали прозрачность непрозрачного по своей природе материала, которая вызывается рентгеновскими лучами.

В опытах использовались два тонких железных листа из Fe-57 (данный изотоп в своем составе имеет порядка 2% чистого природного железа), которые были помещены в оптический резонатор. Резонатор представлял собой два параллельно установленных зеркала из платины. Созданный таким образом «коридор» позволяет многократно отражать рентгеновские лучи. Между двумя листами железа толщиной всего лишь по 3 нанометра находился тонкий слой углерода, который является прозрачным по отношению к рентгеновскому излучению с используемой величиной длины волны. Толщина испытуемого объекта суммарно составила около 50 нанометров. Далее на объект было направлено рентгеновское излучение под крайне малым углом.

В результате были получены результаты наблюдений, которые показывали, что рентгеновские лучи отражаются от платиновых пластин так, словно между ними ничего нет. Однако, такой эффект достигался только при определенном соотношении длины волны и расстояния между пластинами.

Ввиду множественного отражения потока излучения от зеркальных поверхностей возник резонанс, или стоячая волна. При этом наблюдалась прозрачность железа лишь в том случае, когда один из листов железа находился в нижнем пределе амплитуды волны, а другой лист – в верхнем пределе. При перемещении пластины внутри резонатора прозрачность сразу же исчезала.

По словам немецких ученых, наблюдаемое явление представляет собой не что иное, как квантово-оптический эффект. И, как оказывается, не все так сложно. Дело в том, что колебание атомов железа в резонаторе происходит согласованно, то есть поглощение и испускание квантов света осуществляется синхронно. В результате атомы в резонаторе в отличие от свободных атомов гасят колебания друг друга, поэтому наблюдается прозрачность не для конкретных световых квантов, а для всего светового потока в целом.

Ральф Рёльсбергер, представитель исследовательского центра DESY, утверждает, что впоследствии ученым удастся управлять одним рентгеновским излучением при помощи другого такого же излучения. По предположениям исследователей, такой эффект в дальнейшем может использоваться при разработке квантовых суперкомпьютеров для отвода тепла, поскольку каждый квант света обозначает дополнительный нагрев.

Примечательным фактом в опытах немецких физиков является наличие не только прозрачности, но также и замедление скорости световых волн в резонаторе вплоть до нескольких метров в секунду. Ученые продолжают свои эксперименты с целью определить, насколько можно снизить скорость светового потока. Если эксперименты увенчаются успехом, то в недалеком будущем можно уверенно говорить о возможности практического замедления скорости света. Это особенно важно, например, для хранения информации в слишком медленных или вовсе остановленных световых импульсах.

Комментарии: (0)

Пока комментариев нет, вы можете стать первым!

Sponsor

Sponsor