Desde su invención, el láser ha sido una herramienta invaluable en física. Se espera que un láser atómico, con las ondas de luz reemplazadas por las ondas cuánticas de los átomos, pueda tener aplicaciones igualmente importantes, por ejemplo, en la construcción de ultra-reloj preciso. Un equipo de investigación dirigido por el investigador de la Universidad de Florida, Florian Schreck, ha logrado importantes avances hacia la creación del primer láser de átomo continuo. Los resultados del equipo se publicaron en Cartas de revisión física a principios de esta semana
En un láser ordinario, las ondas de luz forman un llamado estado coherente: cuando estas ondas salen del láser, todas oscilan exactamente de la misma manera, con la misma frecuencia y la misma fase. La mecánica cuántica nos dice que elLas partículas de las que estamos hechos, los quarks, los electrones e incluso los átomos completos, también tienen propiedades ondulatorias. ¿Pero también se pueden poner los átomos en un estado coherente o se puede construir un láser donde, en lugar de la luz, brillemos con átomos?
Que la respuesta teórica a esta pregunta es 'sí' es un hecho que cualquier estudiante de física puede probar fácilmente. De hecho, tener un dispositivo de este tipo sería extremadamente útil: las vibraciones colectivas de los átomos podrían usarse, por ejemplo, para medir ultra- relojes atómicos precisos. Sin embargo, convertir la teoría en un dispositivo de funcionamiento real no es tan fácil como parece. Hasta ahora, los láseres de átomos se han creado extrayendo un haz de átomos de un llamado condensado de Bose-Einstein, una nube de gasa una temperatura muy baja en la que todos los átomos están en el mismo estado de onda cuántica. Sin embargo, poner los átomos en el mismo estado solo resuelve parte del problema. Para la mayoría de las aplicaciones de un láser atómico, necesitan trabajar continuamente. El verdadero desafío espor lo tanto, para llevar los átomos al mismo estado de onda lo suficientemente rápido, de modo que el láser atómico tenga acceso a un suministro continuo de estas partículas coherentes.
Crear un condensado de Bose-Einstein generalmente implica enfriar un gas en varias etapas durante decenas de segundos. Sin embargo, el rayo láser del átomo extraído dura solo mientras los átomos permanecen en el condensado, generalmente un tiempo mucho más corto de solo fracciones de segundoDespués de esa fracción de segundo, se debe hacer un nuevo suministro, que nuevamente toma decenas de segundos, y así sucesivamente.
Schreck y su equipo, el postdoc Benjamin Pasquiou y los estudiantes de doctorado Shayne Bennetts y Chun-Chia Chen, ahora proponen lograr un suministro continuo separando las diferentes etapas de enfriamiento en el espacio en lugar del tiempo. Cada etapa tiene lugar en una ubicación diferente:Los átomos son enfriados por los láseres ordinarios mientras se dirigen al lugar donde se creará el rayo láser del átomo final. El equipo logra hacer esto haciendo un uso inteligente de las propiedades especiales del estroncio, un elemento con el justoestructura electrónica para enfriar lentamente, paso a paso, mientras está "en movimiento"
Usando sus métodos, Schreck y sus colaboradores ahora han logrado implementar las primeras etapas del enfriamiento continuo, lo que lleva a la existencia permanente de una nube de gas que es mucho más fría y mucho más densa que en cualquier intento anterior. Además demostraron que su esquemaproporciona suficientes átomos fríos para ser compatibles con la creación de un condensado de Bose Einstein continuamente existente. El paso final es, por supuesto, hacer un láser atómico usando este condensado permanente, un paso que según Schreck debería llevarse a cabo dentro del próximo año.cumpliría su sueño: crear un átomo láser que nunca necesita detenerse para recargarse.
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Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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