Un laser cu atomi este o de atomi în propagare. Aceștia sunt extrași dintr-un condensat Bose-Einstein prin cuplaj de ieșire, folosind diverse tehnici. La fel ca un laser optic, un laser cu atomi generează un fascicul coerent care se comportă ca o undă.

Terminologie Au existat unele argumente conform cărora termenul „laser cu atomi” (atom laser) este înșelător. Într-adevăr, „laser” este un acronim pentru amplificarea luminii prin emisie stimulată a radiației (în engleză: light amplification by stimulated emission of radiation), ceea ce nu are o legătură directă cu obiectul fizic numit laser cu atomi și descrie, probabil, mai precis condensatul Bose–Einstein (BEC). Terminologia cea mai utilizată în comunitatea științifică de astăzi face o distincție între BEC, obținut de obicei prin evaporare într-o capcană conservativă, și laserul cu atomi în sine, care este o undă atomică în propagare obținută prin extracție dintr-un BEC realizat anterior. Unele cercetări experimentale în curs încearcă să obțină direct un laser cu atomi dintr-un fascicul „cald” de atomi, fără a crea mai întâi un BEC captat.

Introducere Primul laser pulsat cu atomi a fost demonstrat la MIT de către profesorul Wolfgang Ketterle și colaboratorii săi în noiembrie 1996.MIT (1997) "MIT physicists create first atom laser", http://web.mit.edu/newsoffice/1997/atom-0129.html accesat la 31 iulie 2006. Ketterle a folosit un izotop de sodiu și a utilizat un câmp mecanic oscilant ca tehnică de cuplaj de ieșire, lăsând gravitația să desprindă fragmente parțiale care semănau cu un robinet care picură (vezi clipul de la Legături externe).

De la crearea primului laser cu atomi, a existat o creștere spectaculoasă în recrearea laserelor cu atomi, alături de diferite tehnici de cuplaj de ieșire și în cercetarea generală. Stadiul actual de dezvoltare al laserului cu atomi este analog cu cel al laserului optic din timpul descoperirii sale din anii 1960. În acest sens, echipamentele și tehnica se află în cele mai timpurii faze de dezvoltare și încă strict în domeniul laboratoarelor de cercetare.

Cel mai strălucitor laser cu atomi de până acum a fost demonstrat la IESL-FORTH, Creta, Grecia.

thumb|Trei lasere cu atomi ultrastrălucitori

Fizică Fizica unui laser cu atomi este similară cu cea a unui laser optic. Principalele diferențe dintre un laser optic și unul cu atomi sunt faptul că atomii interacționează între ei, nu pot fi creați așa cum sunt creați fotonii și posedă masă (prin urmare, spre deosebire de fotoni, aceștia se propagă cu o viteză mult inferioară vitezei luminii).MIT's Center for Ultracold Atoms "The Atom Laser", http://cua.mit.edu/ketterle_group/Projects_1997/atomlaser_97/atomlaser_comm.html accesat la 31 iulie 2006. Interacțiunea van der Waals a atomilor cu suprafețele îngreunează realizarea oglinzilor atomice specifice laserelor convenționale.

Un laser cu atomi cu funcționare pseudocontinuă a fost demonstrat pentru prima dată de Theodor Hänsch, și la Institutul Max Planck pentru Optică Cuantică din München. Aceștia au produs un fascicul continuu bine controlat, care a durat până la 100 ms, în timp ce predecesorul lor a produs doar impulsuri scurte de atomi. Cu toate acestea, acest lucru nu constituie un laser cu atomi continuu, deoarece realimentarea BEC-ului epuizat durează de aproximativ 100 de ori mai mult decât durata emisiei în sine (adică ciclul de funcționare este de 1/100). Evoluțiile recente din domeniu au arătat progrese către un laser cu atomi continuu, și anume crearea unui condensat Bose-Einstein continuu.

Aplicații

Laserele cu atomi sunt esențiale pentru holografia cu atomi. Similar cu holografia convențională, holografia cu atomi folosește difracția atomilor. a atomilor este mult mai mică decât lungimea de undă a luminii, astfel încât laserele cu atomi pot crea imagini holografice de rezoluție mult mai mare. Holografia cu atomi ar putea fi utilizată pentru a proiecta tipare complexe de circuite integrate, de doar câțiva nanometri, pe semiconductori. O altă aplicație, care ar putea beneficia și ea de pe urma laserelor cu atomi, este . Într-un interferometru atomic, un pachet de unde atomice este divizat în mod coerent în două pachete de unde care urmează căi diferite înainte de a se recombina. Interferometrele atomice, care pot fi mai sensibile decât cele optice, ar putea fi utilizate pentru a testa teoria cuantică și au o precizie atât de mare încât ar putea fi capabile chiar să detecteze modificări în spațiu-timp.Stanford (2003) The Second Orion Workshop "Hyper precision cold atom interferometry in space", Acest lucru se datorează faptului că lungimea de undă de Broglie a atomilor este mult mai mică decât lungimea de undă a luminii, atomii au masă și, de asemenea, structura internă a atomului poate fi exploatată.

Note

Vezi și Condensatul Bose-Einstein

Legături externe

Atom Laser Movie Atom lasers at physicsweb.org Research groups working with atom traps

Categorie:Fizică cuantică