Школа физики

Школа физики

Персональный сайт учителя физики
Лях Владимира Петровича

Воскресенье, 12 января 2014 06:43

Физики «заморозили» свет на одну минуту

Автор
Оцените материал
(2 голосов)

Ученые из Дармштадта смогли «остановить» то, что в действительности никогда не останавливается: свет. Около десяти лет назад, исследователи остановил его на мгновение. В последние годы удалось продлить это время до нескольких секунд для простых световых импульсов в экстремально холодных газах и в специальных кристаллах.

Но теперь физики из Дармштадта достигли более существенных результатов. Группа во главе с Томасом Халфманном (Thomas Halfmann) в Институте прикладной физики Технического университета Дармштадта остановили свет на одну минуту. Они также смогли сохранить изображения, которые передавались световым импульсом в кристалле, в течение минуты – в миллион раз дольше, чем это было сделано ранее.

Исследователи достигли рекорда, умело сочетая различные известные методы в этой области. Результат может иметь практическое значение в будущих системах обработки данных, которые работают с использованием света.

Для остановки света физики применили стекловидный кристалл, который содержит низкую концентрацию ионов празеодима. Экспериментальная установка также включает два лазера. Один из них являлся частью блока торможения, тогда как другой служил для остановки. Первый луч света, называемый «управляющим», изменял оптические свойства кристалла, затем ионы значительно снижали скорость света. Второй луч, который должен быть остановлен, вступал в контакт с этой новой средой кристалла и лучом света от первого лазера и замедлялся. При выключении управляющего луча в тот же момент, когда другой луч находился внутри кристалла, тот останавливался.

Точнее, свет превращался в своего рода волну, захваченную кристаллической решеткой. Значительно упрощая, это можно объяснить следующим образом. Ионы празеодима имеют оболочку из электронов, которые ведут себя подобно цепочке магнитов: при возмущении одного из них по цепочке распространиться спиновая волна. Такая спиновая волна образуется от замораживаемого лазерного луча. Она является отражением световой волны лазера. Таким образом, исследователи Дармштадт смогли сохранить изображения, такие как штриховой паттерн, образованный лазерным лучом внутри кристалла. Информация могла быть считана снова посредством включения управляющего луча.

Факт, что до настоящего времени были достигнуты только очень короткие времена хранения, объясняется тем, что возмущение среды разрушало спиновую волну. Информация о хранимой световой волне, таким образом, постепенно терялась. Возмущения могут быть ослаблены путем применения магнитных полей и высокочастотных импульсов.

Насколько хорошо это работает сильно зависит от параметров действующих оптических и магнитных полей и высокочастотных импульсов. Есть очень много вариантов, и оптимальная настройка вряд ли может быть рассчитана по причине сложности. Поэтому исследователи из Дармштадта использовали компьютерные алгоритмы, которые быстро и полностью автоматически находили наилучшие решения в ходе эксперимента. Один из алгоритмов базировался на принципах естественной эволюции, благоприятствующей организмам, которые наилучшим образом адаптируются к окружающей среде. Используя такие алгоритмы, исследователи смогли оптимизировать параметры лазерных лучей, магнитного поля и высокочастотных импульсов таким образом, что спиновые волны сохранялись в кристалле так долго, насколько это было возможно.

Основываясь на этом успехе, команда Халфманна теперь намерена найти методы, которые могут хранить свет значительно дольше, возможно, неделю и достигнуть более высокой пропускной способности и скорости передачи данных для эффективного хранения информации с помощью «остановки» света.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Комментарии

  • Евгений Евгений 25.11.2017 16:51
    Наконец то Урок по всем современным требованиям. Мугамба доволен!!!!!!!!! Не просто СПАСИБО! А ...

    Подробнее...

     
  • Олег Олег 02.11.2017 16:17
    Владимир, а где сегодня можно купить омагничиватель воды СО-2 или СО-3?

    Подробнее...

     
  • Тимур Тимур 22.09.2017 08:36
    Доброго времени суток, на вашем сайте наткнулся на фотографию учебного вольтметр-термо метра ...

    Подробнее...