아톰 레이저

Atom laser

원자 레이저란 원자를 전파하는 일관된 상태를 말한다. 그것들은 다양한 기법을 사용하여 결합하여 출력되는 원자의 보세-아인슈타인 응축물로 만들어진다. 광학 레이저와 마찬가지로 원자 레이저도 파동처럼 작용하는 일관성 있는 빔이다. 원자 레이저라는 용어가 오해의 소지가 있다는 주장도 나왔다. 실제로, "레이저"는 원자 레이저라고 불리는 물리적 물체와 특별히 관련이 없는 "방사선의 자극 방출에 의한 빛 증폭"을 의미하며, 아마도 보스-아인슈타인 응축수(BEC)를 더 정확하게 묘사하고 있을 것이다. 오늘날 커뮤니티에서 가장 널리 사용되는 용어는 일반적으로 보수적인 덫에서 증발하여 얻은 BEC와 이전에 실현된 BEC로부터 추출하여 얻은 전파 원자파인 원자 레이저 그 자체를 구별하는 것이다. 현재 진행 중인 일부 실험 연구는 먼저 갇힌 BEC를 만들지 않고 "핫"한 원자의 빔으로부터 직접 원자 레이저를 얻으려고 한다.[1][2]

소개

최초의 펄스형 원자 레이저가 1996년 11월 볼프강 케텔 교수 등에 의해 MIT에서 시연되었다.[3] 케터렐은 나트륨의 동위원소를 사용했으며 출력 커플링 기법으로 진동 자기장을 사용, 중력이 떨어지는 탭처럼 부분 조각을 떼어내도록 했다(외부 링크의 영화 참조).

첫 번째 원자 레이저의 생성으로부터 출력 커플링과 일반적인 연구에 대한 다른 기법과 함께 원자 레이저의 재생이 급증했다. 현재 원자 레이저의 발달 단계는 1960년대 발견 당시 광학 레이저와 유사하다. 그러한 영향을 위해 장비와 기법은 초기 개발 단계에 있으며 여전히 엄격하게 연구소의 영역에 있다.

지금까지 그리스 크레타의 IESL-FORS에서 가장 밝은 원자 레이저가 시연되었다.[4]

초광형 원자 레이저 3대

물리학

원자 레이저의 물리학은 광학 레이저의 물리학과 비슷하다. 광학 레이저와 원자 레이저의 주요 차이점은 원자가 스스로 상호작용하고, 광자가 할 수 있는 대로 생성될 수 없으며, 광자가 질량을 보유하지 않는 반면에(따라서 광자는 빛의 속도 이하의 속도로 전파된다)[5]는 것이다. 원자와 표면의 반 데르 발스의 상호작용은 기존의 레이저에 전형적인 원자 거울을 만드는 것을 어렵게 한다.

사이비-연속적으로 작동하는 원자 레이저가 뮌헨의 막스 플랑크 양자 광학 연구소에서 테오도르 혼슈, 임마누엘 블로흐, 틸만 에슬링거에 의해 처음으로 시연되었다.[6] 그들은 최대 100 ms에 이르는 잘 제어된 연속 빔을 생성하는 반면, 그들의 전임자는 짧은 원자 펄스만을 생산했다. 단, 고갈된 BEC의 보충은 방출 자체의 지속시간보다 약 100배 더 오래 지속되기 때문에(즉, 듀티 사이클은 1/100이다) 연속 원자 레이저를 구성하지 않는다.

적용들

원자 레이저는 원자 홀로그래피에 매우 중요하다. 기존의 홀로그래피와 유사하게 원자 홀로그래피는 원자의 회절을 사용한다. 원자의 드 브로글리 파장은 빛의 파장보다 훨씬 작기 때문에 원자 레이저는 훨씬 더 높은 해상도의 홀로그램 이미지를 만들 수 있다. 원자 홀로그래피는 반도체에 단 몇 나노미터의 복잡한 집적회로 패턴을 투영하는 데 사용될 수 있다. 원자 레이저로부터도 이익을 얻을 수 있는 또 다른 응용은 원자 상호호출법이다. 원자 간섭계에서 원자파 패킷은 재결합하기 전에 서로 다른 경로를 따르는 두 개의 파형 패킷으로 일관성 있게 분할된다. 광학 간섭계보다 더 민감할 수 있는 원자 간섭계는 양자 이론을 시험하는 데 사용될 수 있고, 우주 시간의 변화까지도 탐지할 수 있을 정도로 정밀도가 높다.[7] 원자의 드 브로글리 파장은 빛의 파장보다 훨씬 작고, 원자의 질량이 있으며, 원자의 내부 구조도 이용할 수 있기 때문이다.

참고 항목

참조

  1. ^ Reinaudi, Gael; Lahaye, Thierry; Couvert, Antoine; Wang, Zhaoying; Guéry-Odelin, David (2006). "Evaporation of an atomic beam on a material surface". Physical Review A. 73 (3): 035402. arXiv:cond-mat/0602069. Bibcode:2006PhRvA..73c5402R. doi:10.1103/PhysRevA.73.035402. S2CID 44192709.
  2. ^ "Shock wave loading of a magnetic guide".
  3. ^ MIT (1998) "MIT 물리학자들이 최초의 원자 레이저를 만든다." http://web.mit.edu/newsoffice/1997/atom-0129.html은 2006년 7월 31일에 접속했다.
  4. ^ Bolpasi, V.; Efremidis, N. K.; Morrissey, M. J.; Condylis, P. C.; Sahagun, D.; Baker, M.; von Klitzing, W. (2014). "An ultra-bright atom laser". New Journal of Physics. 16 (3): 033036. arXiv:1307.8282. doi:10.1088/1367-2630/16/3/033036. S2CID 55042731.
  5. ^ MIT의 Ultracold Atoms 센터 "The Atom Laser," http://cua.mit.edu/ketterle_group/Projects_1997/atomlaser_97/atomlaser_comm.html 웨이백 머신이 2006년 7월 31일에 접속한 Wayback Machine에 2006년 9월 1일 보관되었다.
  6. ^ Bloch, Immanuel; Hänsch, Theodor; Esslinger, Tilman (1999). "Atom Laser with a cw Output Coupler". Physical Review Letters. 82 (15): 3008. arXiv:cond-mat/9812258. Bibcode:1999PhRvL..82.3008B. doi:10.1103/PhysRevLett.82.3008. S2CID 119408594.
  7. ^ Stanford(2003) 제2차 오리온 워크샵 "우주에서의 초정밀 냉간원자 간섭계", CS1 maint: 제목(링크)으로 보관된 복사본

외부 링크