Feed aggregator

Статья, из которой я, наконец-то, понял (не формулами, а на интуитивном уровне), как работает замедление атомов. В двух словах: у нас есть некая частота, на которой атом легко поглощает фотоны. Берём газ, светим на него лазером с частотой, чуть меньше этой частоты. Те атомы газа, которые летят навстречу лазерному пучку, с большей вероятностью поглощают его фотоны — эффект Доплера сдвигает их частоты в нужную сторону. Поэтому лазер (поставим его «слева» от облака газа) будет сильнее тормозить летящие налево атомы, чем разгонять летящие направо. Поставим аналогичные лазеры со всех сторон, и эта система будет тормозить атомы, пытающиеся вылететь в любом направлении.

В качестве иллюстрации приводят вот эту фотографию с подписью «красное пятнышко — это несколько миллионов атомов рубидия, охлаждённых таким образом до микрокельвина». Их видно, потому что они рассеивают тот самый свет тормозящих их лазеров.

Отличный термин «mélasse optique», наверное проще перевести как «оптический мёд», что-то очень вязкое. Когда ложка стоит в мёде, на неё не действует практически никакая сила. Но если попытаться сдвинуть ложку — мы сразу же начинаем чувствовать мощное сопротивление любому движению.

Автор пересказывает историю этих экспериментов (я её когда-то услышал у Etienne Klein, когда тот приглашал к себе Alain Aspect), о том, что первоначальные оценки температуры, которую можно таким образом достичь, были на порядок выше, чем то, чего получилось достичь на самом деле. Обычно бывает наоборот — предсказания слишком оптимистические, потому что не учитывают каких-то деталей реальности. А тут не учли того, что получающаяся масса материи организуется в периодическую структуру, ещё сильнее мешающую атомам разгоняться.

В какой-то момент журналист спрашивает: а как вообще меряют такую низкую температуру? Собственно, ответ меня и мотивировал на весь этот пост. Представьте себе, говорит Далибар, что вы затормозили некое облако атомов. А потом вы внезапно выключаете все эти лазеры. Что происходит с атомами? В первую очередь, они начинают падать вниз, просто потому что у нас есть гравитация. Всё это облако падает вниз, с ускорением g. Но при этом у каждого атома была же какая-то собственная скорость, пусть и крайне маленькая при таких температурах (несколько миллиметров в секунду). То есть, за время падения компактное облако атомов немного размоется. И вот это размывание можно замерить по времени падения первых и последних атомов. Вау!

Как это ни странно, статья заканчивается вопросом практического применения всего этого. Охлаждённые таким образом атомы ведут себя как волна. Сделали эксперимент по интерференции — поставили на пути падающих (см. предыдущий параграф) атомов щели Юнга, и получили таки интерференционные полосы. На этом сделали очень точные интерферометры, при помощи которых можно измерять неоднородность гравитационного поля. Например, для того, чтобы не копать землю в поисках полезных ископаемых, а зондировать почву, изучая гравитационное поле. Или для предсказания землетрясений. Другое применение — точные часы. Автор цитирует работу физиков, которые сумели измерить разницу скорости времени (общая теория относительности предсказывает разную скорость времени в зависимости от силы гравитационного поля) на разницы высоты меньше миллиметра.

Очень хочется поставить таг future now, несмотря на то, что самая вау часть этой истории — технологии ещё прошлого века.

Categories: Friends

Pages