| Представлен источник «когерентных» гамма-лучей |
|
| Новости науки |
| 20.03.2014 |
|
Группа исследователей во главе с из Техасского университета A&M (США) использовала радиоактивный кобальт для генерации ультракоротких (по 100 нс) «когерентных» импульсов. При этом все фотоны каждого последующего импульса отделялись друг от друга одинаковыми временными промежутками.
Общая схема получения переизлучаемых гамма-фотонов (иллюстрация Olga Kocharovskaya et al.). Когда атом кобальта-57 претерпевает распад и образует железо-57, он испускает пары фотонов, однако процесс этот спонтанный, неуправляемый, и оттого излучение такого рода имеет лишь ограниченную полезность. Чтобы лучше контролировать его, экспериментаторы разместили образец кобальта так, что фотоны, испущенные им, были поглощены атомами железа в листе нержавеющей стали (фактически — в слое фольги). Процесс этот до некоторой степени напоминает обычную флюоресценцию, когда атом поглощает фотон (как правило низкой энергии) и после перехода одного из его электронов на более высокий энергический уровень испускает другой фотон, из-за чего электрон снова возвращается на низкий энергетический уровень. Вся разница в том, что в случае с железом повышается энергетический уровень не электрона, а субатомной частицы, находящейся в ядре атома. При этом исследователям удалось показать, что, манипулируя кусочком фольги после облучения фотонами от кобальта, можно добиться разделения вторичного излучения от атомов железа на импульсы нужной длины и с нужной формой волны — когерентные импульсы. Что интересно, сам аппарат, позволивший добиться столь нетривиальных результатов, технически был довольно простым — по сути, несложным настольным устройством. Довольно простые регулярные волнообразные движения кусочка фольги на первый взгляд кажутся лишь изящной академической игрушкой, однако имеют большой практический потенциал. Так, с помощью источника когерентного гамма-излучения можно улучшить — технику, которая использует гамма-лучи для изучения химического состава и магнитных полей ряда материалов. Обычные источники фотонов высоких энергий, созданные до вышеописанного экспериментального устройства, порождают фотоны высоких энергий в таких количествах и с такими параметрами, которые часто могут перегрузить детекторы и повредить образец изучаемого материала, затруднив его дальнейшие исследования. Когерентный же источник, созданный учёными, в теории позволит им генерировать строго то количество фотонов, которое необходимо для анализа образца, и ни одним больше, что с технической точки зрения огромное преимущество. Кроме того, гамма-фотоны с регулируемыми параметрами могут оказаться лучшим выбором для квантовой связи и криптографии. Дело в том, что фотоны видимого и микроволнового диапазонов, в силу их меньшей энергии, труднее обнаружить приёмнику квантовой связи, причём гамма-фотоны требуют менее громоздкой аппаратуры и благодаря меньшей длине волны могут использоваться на значительно меньших пространственных масштабах. Наконец, высокая проникающая способность гамма-лучей позволит им пройти через два образца, скажем, того же железа и создать между ними квантовое запутывание, полагает Адриана Палффи () из Института ядерной физики Общества Макса Планка (Германия), не принимавшая участия в исследовании. В теории это означает возможность «прощупывания» границы между классическими и квантовыми мирами на небольших нанообразцах материи. Отчёт об исследовании опубликован в журнале , а с его препринтом можно ознакомиться . Подготовлено по материалам . Изображение на заставке принадлежит . Источник - |
