Ziyosfera

Lazerli sovutish

Допплер лазерли совутишнинг соддалаштирилган принципи:
1 Стационар атом лазерни на қизил, на кўк рангга силжиган ҳолда кўради ва фотонни ютмайди.
2 Лазердан узоқлашаётган атом унинг қизилга силжишини кўради ва фотонни ютмайди.
3 Лазер томон ҳаракатланаётган атом унинг кўк рангга силжганини кўради ва фотонни ютади, бу атомни секинлаштиради.
4 Фотон атомни уйғонган ҳолатга ўтказади, натижада электрон юқори квант ҳолатига ўтказилади.
5 Атом тасодифий йўналишда фотон нурлайди. Атом импулс векторлари, агар улар бир хил йўналишда бўлса, асл нусхага қўшилади, аммо улар атом энергиясини йўқиб, совийди.

Лазерли совутиш — атомлар, молекулалар ва кичик механик тизимлар лазер нурлари билан совутиладиган бир қатор техникаларни ўз ичига олади. Лазерларнинг йўналтирилган энергияси кўпинча иситиш материаллари билан боғлиқ, масалан. лазерли кесиш, шунинг учун лазерли совутиш кўпинча намуна ҳароратининг мутлақ нолга яқинлашишига олиб келиши мумкин. Лазерли совутиш обект, масалан, атом, фотонни (ёруғлик зарраси) ютганда ва қайта чиқарадиган моментнинг ўзгаришига таянади. Заррачалар ансамбли учун уларнинг термодинамик ҳарорати тезлигидаги дисперсияга пропорсионалдир. Яъни, зарралар орасидаги бир хил тезликлар пастроқ ҳароратга тўғри келади. Лазерли совутиш техникаси атом спектроскопиясини ёруғликнинг юқорида айтиб ўтилган механик таъсири билан бирлаштириб, зарралар ансамблининг тезлик тақсимотини сиқиб чиқаради ва шу билан заррачаларни совутади.

1997-йилги физика бўйича Нобел мукофоти Клод Коэн-Танноуджи, Стивен Чу ва Уилям Дениэл Филлипсга „атомларни лазер нури билан совутиш ва тутиб олиш усулларини ишлаб чиққани учун“ берилди.[1]

Тарих

Нурланиш босими

Нурланиш босими — электромагнит нурланишнинг моддага таъсир қиладиган кучи. 1873-йилда Максвелл электромагнетизм ҳақидаги рисоласини нашр этди, унда у радиация босимини башорат қилган.[2] Куч биринчи марта экспериментал тарзда Лебедев томонидан намойиш этилган ва 1900 йилда Париждаги конференцияда маълум қилинган [3] ва кейинчалик 1901 йилда батафсилроқ нашр этилган.[4] Лебедевнинг о'лчовларидан со'нг, Николс ва Хулл 1901 йилда [5] радиация босимининг кучини кўрсатди, 1903 йилда аниқланган ўлчов билан. [6] [7]

1933-йилда Отто Фриш натрий атомларининг атом нурини ёруғлик билан бурди. [8] Бу резонансли абсорберга таъсир қилувчи радиация босимининг биринчи амалга оширилиши эди.

Лазерли совутиш бўйича таклифлар

Атом манипуляцияси тажрибаларида лазерларнинг киритилиши 1970-йилларнинг ўрталарида лазерни совутиш бўйича таклифларнинг пайдо бўлиши сифатида ҳаракат қилди. Лазерли совутиш 1975 йилда икки хил тадқиқот гуруҳи томонидан алоҳида таклиф қилинган: Ҳансч ва Счаwлоw[9] ва Wинеланд ва Деҳмелт [10]. Ҳар иккала таклифда ҳам атомларда иссиқликка асосланган тезликни „нурланиш кучлари“ билан секинлаштириш жараёни тасвирланган. [11] Кейинчалик бу тушунча газдаги атомларнинг совиши билан боғлиқ эди. [12] Лазерли совутиш бўйича ушбу дастлабки таклифлар фақат радиация босимининг номи „тарқалиш кучига“ таянган.

1970-йилларнинг охирида Ашкин радиация кучларини бир вақтнинг ўзида совутиш ва атомларни ушлаб туриш учун қандай ишлатиш мумкинлигини тасвирлаб берди.[13] У бу жараён қандай қилиб атомлар тузоқдан чиқмасдан узоқ спектроскопик ўлчовларни ўтказишга имкон бериши мумкинлигини таъкидлади ва турли атомлар орасидаги ўзаро таъсирларни ўрганиш учун оптик тузоқларнинг бир-бирининг устига чиқишини таклиф қилди.[14]

Дастлабки амалга оширишлар

Ашкиннинг 1978-йилдаги мактубидан сўнг иккита тадқиқот гуруҳи: Wинеланд, Друллингер ва Wаллс ва Нойҳаузер, Ҳоҳенстатт, Тосчеcк ва Деҳмелт бу ишни янада такомиллаштирдилар.[11] Хусусан, Wинеланд, Друллингер ва Wаллс спектроскопияни такомиллаштириш билан шуғулланган. Гуруҳ радиация босими ёрдамида атомларнинг совишини экспериментал тарзда намойиш қилиш ҳақида ёзган. Улар оптик тузоқларда радиация босимидан фойдаланишнинг устуворлигини таъкидлайдилар, аммо Допплер эффекти мавжудлиги сабабли олдинги моделларнинг самарасизлигини танқид қиладилар. Эффектни камайтириш мақсадида улар магний ионларини хона ҳароратидан пастроқ совутиш усулини қўлладилар.[15] Магний ионларини ўз ичига олиш учун электромагнит тузоқдан фойдаланиб, улар атомларнинг резонанс частотасидан зўрға фазадан ташқарида лазер билан бомбардимон қилишди.[16] Иккала гуруҳнинг тадқиқотлари ёруғликнинг механик хусусиятларини кўрсатишга хизмат қилди. Тахминан шу вақт ичида лазерли совутиш техникаси ҳароратни 40 келвингача туширишга имкон берди.

Wинеланд компаниясининг лазерли совутиш ионлари устидаги ишидан таъсирланган Уилям Филлипс худди шу принципларни лазерли совутадиган нейтрал атомларга қўллаган. 1982 йилда у нейтрал атомлар лазер билан совутилган биринчи мақолани чоп этди.[17] Амалдаги жараён энди Зеэман секинроқ деб номланади ва атом нурларини секинлаштиришнинг стандарт усули ҳисобланади.

Замонавий ютуқлар

Атомлар

Йиллар кесимида лазер билан совутилган ноёб атомлар/изотопларнинг умумий сони.

Электр дипол ўтишлари учун Допплер совутиш чегараси одатда юзлаб микрокелвинларда бўлади. 1980-йилларда бу чегара эришиш мумкин бўлган энг паст ҳарорат сифатида кўрилган. Допплер совутиш чегараси 240 микрокелвин бўлганда, натрий атомлари 43 микрокелвингача совутилганда, бу ажабланарли эди, [18] янги пастлик лазер қутбланишига комбинацияланган кўпроқ атом ҳолатларининг қўшилиши билан изоҳланди. Лазерли совутишнинг олдинги тушунчалари жуда содда бўлган деб қарор қилинган.[16] 70-80-йилларда лазерли совутиш бўйича йирик ютуқлар аввалдан мавжуд бўлган технологиянинг бир қанча яхшиланишига ва мутлақ нолдан бироз юқори ҳароратларда янги кашфиётларга олиб келди. Совутиш жараёнлари атом соатларини аниқроқ қилиш ва спектроскопик ўлчовларни яхшилаш учун ишлатилган ва ултрасовуқ ҳароратларда материянинг янги ҳолатини кузатишга олиб келган.[13][16] Материянинг янги ҳолати, Босе-Эйнштейн конденсати 1995 йилда Эрик Корнел, Карл Виман ва Волфганг Кеттерл томонидан кузатилган.[19]

Лазерли совутиш биринчи навбатда ултрасовуқ атомларни яратиш учун ишлатилган. Мисол учун, квант физикасидаги тажрибалар мутлақ нолга яқин бўлиши керак, бу ерда Босе-Эйнштейн конденсацияси каби ноёб квант эффектлари кузатилиши мумкин. Лазерли совутиш ҳам оптик соат тажрибаларида асосий восита ҳисобланади.

Молекулалар

2010-йилда Елдаги бир гуруҳ икки атомли молекулани лазер ёрдамида муваффақиятли совутди. [20] 2016-йилда МПҚ гуруҳи оптоэлектрик Сизиф совутиш орқали формалдегидни 420 мкК гача муваффақиятли совутди.[21] 2022-йилда Гарварддаги бир гуруҳ лазер билан муваффақиятли совутди ва CаОҲ ни магнит-оптик тузоқда 720(40) мКгача ушлаб олди.[21]

Механик системалар

2007 йилда МИТ жамоаси макроўлчамли (1 грамм) обектни 0,8 К га қадар муваффақиятли лазер билан совутди.[22] 2011-йилда Калифорния Технология Институти ва Вена Университети жамоаси биринчи бўлиб (10 мкм х 1 мкм) механик объектни квант замин ҳолатига лазер билан совутди.[23]

Лазерли совутиш технологиялари

Лазерли совутишнинг биринчи мисоли, шунингдек, энг кенг тарқалган усул (шунчаликки, у ҳали ҳам „лазерли совутиш“ деб аталади) Допплер совутишдир.

Допплер совутиш

Асосий мақола: Допплер совутиш
Рубидий-85 нинг магнит-оптик тутилиши учун зарур бўлган лазерлар: (а) & (б) ютилиш (нуқта чизиққа тўғриланган қизил) ва спонтан эмиссия айланишини кўрсатади, (c) & (д) тақиқланган ўтишлар, (э)) шуни кўрсатадики, агар совутувчи лазер атомни Ф=3 ҳолатга қўзғаца, унинг „қоронғи“ пастки гиперфинияга, Ф=2 ҳолатига парчаланишига йўл қўйилади, агар репурпер лазер бўлмаганда совутиш жараёни тўхтатилади. (ф).

Электр дипол ўтишлари учун Допплер совутиш чегараси одатда юзлаб микрокелвинларда бўлади. 1980-йилларда бу чегара эришиш мумкин бўлган энг паст ҳарорат сифатида кўрилган. Допплер совутиш чегараси 240 микрокелвин бўлганда, натрий атомлари 43 микрокелвингача совутилганда, бу ажабланарли эди, янги пастлик лазер қутбланишига комбинацияланган кўпроқ атом ҳолатларининг қўшилиши билан изоҳланди. Лазерли совутишнинг олдинги тушунчалари жуда содда бўлган деб қарор қилинган. 70-80-йилларда лазерли совутиш бўйича йирик ютуқлар аввалдан мавжуд бўлган технологиянинг бир қанча яхшиланишига ва мутлақ нолдан бироз юқори ҳароратларда янги кашфиётларга олиб келди. Совутиш жараёнлари атом соатларини аниқроқ қилиш ва спектроскопик ўлчовларни яхшилаш учун ишлатилган ва ултрасовуқ ҳароратларда материянинг янги ҳолатини кузатишга олиб келган. Материянинг янги ҳолати, Босе-Эйнштейн конденсати 1995 йилда Эрик Корнел, Карл Виман ва Волфганг Кеттерл томонидан кузатилган.








Манбалар

  1. ↑ „Тҳе Нобел Призе ин Пҳйсиcс 1997“. Нобел Фоундатион. 2008-йил 7-октябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2008-йил 9-октябр.
  2. ↑ Махwелл, Ж.C.. А Треатисе он Элеcтриcитй анд Магнетисм (1ст эдитион), ИИ., Охфорд, 1873 — 391-бет. 
  3. ↑ Лебедеw, Пётр (1900). "Лес форcес де Махwелл-Бартоли дуэс à ла прессион де ла лумиèре". 2. Раппорц прéсентéс ау Cонгрèс Интернатионал де Пҳйсиқуэ. Парис. пп. 133. ҳттпс://www.эуропҳйсиcснеwс.орг/артиcлес/эпн/пдф/2019/04/эпн2019504п15.пдф. 
  4. ↑ Лебедеw, П. (1901). "Унтерсучунген üбер диэ Друcккрäфте дес Личтес". Аннален дер Пҳйсик 311 (11): 433–458. дои:10.1002/андп.19013111102. ҳттпс://зенодо.орг/реcорд/1424005. 
  5. ↑ Ничолс, Э.Ф.; Ҳулл, Г.Ф. (1901). "А Прелиминарй Cоммуниcатион он тҳе Прессуре оф Ҳеат анд Лигҳт Радиатион". Пҳйсиcал Ревиэw. Сериэс И 13 (5): 307–320. дои:10.1103/ПҳйсРевСериэсИ.13.307. ҳттпс://линк.апс.орг/дои/10.1103/ПҳйсРевСериэсИ.13.307. 
  6. ↑ Ничолс анд Ҳулл, Э.Ф. анд Г.Ф. (1903). "Тҳе Прессуре Дуэ То Радиатион . (Сеcонд Папер.)". Пҳйсиcал Ревиэw 17 (1): 26–50. дои:10.1103/ПҳйсРевСериэсИ.17.26. ҳттпс://жоурналс.апс.орг/при/абстраcт/10.1103/ПҳйсРевСериэсИ.17.26. 
  7. ↑ Ничолс анд Ҳулл, Э.Ф. анд Г.Ф. (1903). "Тҳе Прессуре Дуэ То Радиатион. (Сеcонд Папер.)". Пҳйсиcал Ревиэw 17 (2): 91–104. дои:10.1103/ПҳйсРевСериэсИ.17.91. ҳттпс://жоурналс.апс.орг/при/абстраcт/10.1103/ПҳйсРевСериэсИ.17.91. 
  8. ↑ Фрисч, Р. (1933). "Эхпериментеллер Начwеис дес Эинстеинсчен Страҳлунгсрücкстоßэс". Зеицчрифт фüр Пҳйсик 86 (1–2): 42–48. дои:10.1007/БФ01340182. ҳттпс://линк.спрингер.cом/артиcле/10.1007/БФ01340182. 
  9. ↑ Ҳäнсч, Т. W.; Счаwлоw, А. Л. (Жануарй 1975). "Cоолинг оф гасес бй ласер радиатион". Оптиcс Cоммуниcатионс 13 (1): 68–69. дои:10.1016/0030-4018(75)90159-5. ҳттпс://арчиве.орг/детаилс/оптиcс-cоммуниcатионс_1975-01_13_1/паге/68. 
  10. ↑ Wинеланд, Давид; Деҳмелт, Ҳанс (Жануарй 1, 1975). "Пропосед 1014 делта упсилон лесс тҳан упсилон ласер флуоресcенcе спеcтросcопй он т1+ моно-ион осcиллатор иии". Буллетин оф тҳе Америcан Пҳйсиcал Соcиэтй 20 (4): 637. ҳттпс://арчиве.орг/детаилс/буллетин-оф-тҳе-америcан-пҳйсиcал-соcиэтй_1975-04_20_4/паге/637. 
  11. ↑ Пҳиллипс, Wиллиам Д. (1998). "Нобел Леcтуре: Ласер cоолинг анд траппинг оф неутрал атомс". Ревиэwс оф Модерн Пҳйсиcс 70 (3): 721–741. дои:10.1103/ревмодпҳйс.70.721. 
  12. ↑ Ҳäнсч, Т.W.; Счаwлоw, А.Л. (Жануарй 1975). "Cоолинг оф гасес бй ласер радиатион". Оптиcс Cоммуниcатионс 13 (1): 68–69. дои:10.1016/0030-4018(75)90159-5. ҳттпс://арчиве.орг/детаилс/оптиcс-cоммуниcатионс_1975-01_13_1/паге/68. 
  13. ↑ Адамс анд Риис, Чарлес С. анд Эрлинг. "Ласер Cоолинг анд Манипулатион оф Неутрал Партиcлес". Неw Оптиcс. Арчивед фром тҳе оригинал он 2017-11-15. ҳттпс://wеб.арчиве.орг/wеб/20171115193505/ҳттп://массей.дур.аc.ук/артиcлес/неwоптиcс.пдф. Қаралди: 2017-05-06. Лазерли совутиш]]
  14. ↑ Ашкин, А. (1978). "Траппинг оф Атомс бй Ресонанcе Радиатион Прессуре". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 40 (12): 729–732. дои:10.1103/пҳйсревлетт.40.729. 
  15. ↑ Wинеланд, Д. Ж.; Друллингер, Р. Э.; Wаллс, Ф. Л. (1978). "Радиатион-Прессуре Cоолинг оф Боунд Ресонант Абсорберс". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 40 (25): 1639–1642. дои:10.1103/пҳйсревлетт.40.1639. 
  16. ↑ Барди, Жасон Соcратес (2008-04-02). "Фоcус: Ландмаркс: Ласер Cоолинг оф Атомс" (эн-УС). Пҳйсиcс 21: 11. дои:10.1103/пҳйсревфоcус.21.11. ҳттпс://пҳйсиcс.апс.орг/сторй/в21/ст11. 
  17. ↑ Пҳиллипс, Wиллиам (1 Марч 1982). "Ласер Деcелератион оф ан Атомиc Беам". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 48 (9): 596–599. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.48.596. 
  18. ↑ Паул Д. Летт; Ричард Н. Wатц; Чристопҳ И. Wестброок; Wиллиам Д. Пҳиллипс; А. Wинниcки; Пҳиллип Л. Гоулд; Ҳаролд Ж. Метcалф (1988). "Обсерватион оф Атомс Ласер Cоолед белоw тҳе Допплер Лимит". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 61 (2): 169–172. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.61.169. ПМИД 10039050. 
  19. ↑ Чин, Ченг (1 Жуне 2016). "Ултраcолд атомиc гасес гоинг стронг". Натионал Сcиэнcе Ревиэw 3 (2): 168–170. дои:10.1093/нср/нwв073. 
  20. ↑ Э. С. Шуман; Ж. Ф. Баррй; Д. ДеМилле (2010). "Ласер cоолинг оф а диатомиc молеcуле". Натуре 467 (7317): 820–823. дои:10.1038/натуре09443. ПМИД 20852614. ҳттпс://арчиве.орг/детаилс/сим_натуре-ук_2010-10-14_467_7317/паге/820. 
  21. ↑ Н. Б. Вилас; C. Ҳаллас; Л. Андерегг; П. Робичауд; А. Wинниcки; Д. Митра; Ж. М. Дойле (2022). "Магнето-оптиcал траппинг анд суб-Допплер cоолинг оф а полятомиc молеcуле". Натуре 606 (7912): 70–74. дои:10.1038/с41586-022-04620-5. ПМИД 35650357. 
  22. ↑ „Ласер-cоолинг Брингс Ларге Обжеcт Неар Абсолуте Зеро“. СcиэнcеДаилй.
  23. ↑ Cалтеч Теам Усес Ласер Лигҳт то Cоол Обжеcт то Қуантум Гроунд Стате. Cалтеч.эду. Ретриэвед Жуне 27, 2013. Упдатед 10/05/2011 
"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/19914441" dan olindi