Версия для слабовидящих
Китайский гонг наглядно объяснил квантовую электродинамику в резонаторах Печать Email
Новости об инновациях
06.06.2016

Гонг Chao (Chau). Scott Schiller / Flickr Гонг Chao (Chau). Scott Schiller / Flickr

Физики из Нидерландов и США придумали акустический эксперимент, наглядно демонстрирующий как меняются фундаментальные свойства атомов в резонаторах. Предложенный опыт с китайским гонгом по концепции повторяет эксперимент Карла Дрексхаге — изменение времени жизни возбужденных состояний атомов вблизи зеркала. Это явление относится к первым экспериментам в области квантовой электродинамики в резонаторах. Эксперимент описан в статье в Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Physics.

В классическом эксперименте 1968 года Карл Дрексхаге помещал очень тонкий слой флуоресцентного комплекса европия рядом с зеркальным слоем серебра, золота или алюминия. Расстояния между красителем и зеркалом были строго определены и колебались от единиц до сотен нанометров. Физик облучал комплекс ультрафиолетовым излучением, после чего следил за тем, как быстро затухает его красное свечение. 

Изменение времени жизни флуоресценции в зависимости от расстояния между зеркалом и красителем. Drexhage / Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie, 1968

Оказалось, что время затухания свечения зависело от расстояния между зеркалом и флуоресцентным красителем. К тому же оно изменялось периодически — увеличиваясь и уменьшаясь. Это явление объясняется интерференцией между излучением, испускаемым красителями и отраженным излучением от зеркала.

В следующих экспериментах другие группы ученых добавили к установке второе зеркало, получив резонатор, и показали, что в нем можно настраивать и изучать квантовые состояния одиночных частиц. За это в 2012 году Сержу Арошу и Дэвиду Вайнленду дали Нобелевскую премию по физике. 

В новой работе ученые нашли способ построить аналогичный по концепции акустический эксперимент. В роли возбужденного атома физики использовали китайский гонг сhao. Он представляет собой круглую латунную пластину с загнутыми краями. Гонг помещали рядом с бетонной стеной на различных расстояниях и изучали то, как менялись спектральные характеристики звука и его продолжительность. 

Характеристики затухания звука на резонансной частоте (сверху) и смещения резонансной частоты (снизу) в зависимости от расстояния до стены. Lutz Langguth et al. / Phys. Rev. Lett., 2016

Физики обнаружили, что с изменением расстояния между стеной и гонгом продолжительность звучания менялась — возрастая и убывая, как и в эксперименте Дрексхаге. Кроме того, ученые обнаружили, что при расстоянии до стены в 20 сантиметров резонансы колебаний пластинки сместились на 0,1 герца. Вероятно, это произошло из-за деформации гонга отраженными звуковыми волнами.

Кроме того, авторам удалось извлечь информацию об эффективности преобразования механической энергии колебаний гонга в звук. Это прямая аналогия исследованию квантового выхода флуоресценции в резонансных экспериментах.

Физики надеются, что эксперимент с гонгом может стать наглядной аналогией оптическим экспериментам с флуоресцентными красителями. Вместе с тем, сам акустический эффект может послужить хорошим тестом для проверки добротности гонгов и наличия в них дефектов.

Автор: Владимир Королёв

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/kitaiskii-gong-naglyadno-obyasnil-kvantovuyu-elektrodinamiku-v-rezonatorakh

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта