Разработан способ хранить фотон рентгеновского излучения
 Установка, позволяющая генерировать и направлять интенсивный поток рентгеновского излучения. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
В 1996 году группа ученых из University of Hamburg (Германия) преуспела в задержке распада возбужденного состояния ядра железа-57 с энергией 14,4 КэВ. Эксперимент заключался в испускании короткого импульса поляризованного рентгеновского излучения с энергией 14,4 КэВ в мишень из железа-57 в присутствии перпендикулярного лучу магнитного поля. Поле расщепляло основное и возбужденное состояния атома на два и четыре подуровня, соответственно. Эксперимент был построен таким образом, что он разрешал переход от каждого из основных состояний только к одному возбужденному состоянию, так что лишь два из возбужденных подуровней были заселены. Результирующее состояние атома представляло собой суперпозицию этих двух состояний, а из-за различия их магнитных свойств вероятность распада (в основное состояние) колебалась во времени.
В течение нескольких наносекунд после возбуждения, команда включала второе магнитное поле, перпендикулярное первому. При изменении направления магнитное поле вовлекало в «работу» все 4 возбужденных подуровня. И команда ученых показала, что, если эта процедура выполнена в нужное время (относительно колебаний вероятности распада возбужденного состояния), вероятность распада значительно снижается. Отключение магнитного поля вызывает незамедлительный распад состояния и переизлучение рентгеновского фотона. Энергия этого фотона равнялась энергии первоначального импульса, но проблема состояла в том, что другие квантовые свойства не были сохранены.
Чтобы преодолеть эту проблему, группа ученых из Max Planck Institute for Nuclear Physics (Германия) предложила вариацию данной техники. Как и прежде, для возбуждения мишени из железа-57, помещенной в магнитном поле, они использовали поляризованное рентгеновское излучение. Управляя интенсивностью пучка и концентрацией атомов железа-57, ученые создавали лишь один возбужденный атом за цикл. А вместо включения второго магнитного поля, было предложено выключить первое в нужный момент колебания возбужденного состояния (через 10 наносекунд после рентгеновского импульса). Расчеты команды показывают, что в этом случае возбужденное квантовое состояние будет «заморожено», что не позволит ему распасться. Повторное включение магнитного поля инициирует распад состояния с излучением рентгеновского фотона, совпадающего по всем квантовым свойствам с первоначальным фотоном, вызвавшим возбуждение. Таким образом, новая методика обеспечивает возможность хранения рентгеновского фотона в течение 100 наносекунд и более с полным сохранением квантового состояния. Дополнительной особенностью новой методики является то, что, если повторно магнитное поле включается в противоположном направлении, то и фаза перизлучаемого рентгеновского фотона сменится на противоположную.
Хотя результаты теоретического эксперимента достаточно скромны по сравнению с тем, что можно сделать с помощью фотонов видимого излучения, ученые считают, что это первый шаг к созданию фотонных устройств, работающих на более коротких волнах. Коллеги ученых, однако, сомневаются, что методику можно будет легко воплотить на практике, в частности, из-за необходимости столь быстро включать и выключать магнитное поле.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Также по теме:
- Фотонные кристаллы могут фиксировать взрывы
- Как точно измерить форму фотона?
- Спаривание фотонов может иметь коммерческий смысл
- Вслед за практическим применением плазмонов появилось и теоретическое описание их роли в нелинейных оптических процессах
- Фотонный термос
Источники: