Создан мощный звуковой лазер

Группа ученых из Ноттингемского университета (Англия) и Института физики полупроводников им. В. Е. Лашкарёва (Украина) представила рабочий образец устройства, которое может испускать сфокусированное звуковое излучение с терагерцевыми частотами.

Устройства такого типа принято называть "сазерами" или звуковыми лазерами (saser, sound amplification by stimulated emission of radiation). Конструктивно они представляют собой чередование тонких пластин из полупроводниковых материалов (в данном случае — арсенидов галлия и алюминия).

Для запуска устройства на верхний полупроводниковый слой направляют пучок фотонов. Электроны вещества возбуждаются, а затем, теряя энергию, испускают фононы — квазичастицы, кванты колебательного движения. Отражаясь от границ раздела слоев, повторно взаимодействуя с электронами и распространяясь вниз по структуре, фононы достигают нижнего слоя; на выходе получается сфокусированное ультразвуковое излучение.

Необходимо отметить, что сазеры, работающие на более низких (гигагерцевых) частотах, уже демонстрировались ранее, однако особого успеха не снискали, поскольку ученым известны куда более эффективные методы генерации звукового излучения на этих частотах. "А вот терагерцевый сазер должен привлечь внимание специалистов, ведь технологии получения когерентных звуковых волн в этом диапазоне пока не так сильно развиты", — говорит один из авторов работы Тони Кент (Tony Kent).

Физики создали с помощью лазера "звуковую черную дыру"

Уникальную искусственную черную дыру, способную поглощать не световое, а звуковое излучение создала группа физиков. Создав такой объект ученые намерены на практике обнаружить теоретическую радиацию Хокинга. Напомним, что данная теория была более 30 лет назад предложена физиком Стивеном Хокингом, согласно ее данным, черные дыры не являются на 100% поглощающим материю объектом, так как способны излучать незначительное количество радиационного излучения.

В космосе черные дыры появляются когда материя звезд становится настолько плотной, что она начинает проваливаться внутрь самой себя под действием собственной гравитации. В результате вокруг черной дыры создается такая сильная гравитация, что попав в нее, уже ничто, даже волны света, не могут вырваться. Граница гравитации черной дыры называется горизонтом событий.

Теперь физикам из Университета американского штата Колорадо удалось создать в лабораторных условиях звуковую черную дыру, которая работает за счет вращения поля быстрее скорости звука, поэтому звуковые волны, попав в нее, уже просто не успевают вырваться. Для внешнего наблюдателя уникальная "звуковая дыра" выглядит таким образом, что звук как-бы обрывается на горизонте событий этой дыры.

Однако ученых интересует вовсе не забавный эффект пропадания звука на границе дыры, им интересен малозаметный эффект конденсата Бозе-Эйнштейна. Данный конденсат представляет собой такое квантовое состояние материи, при котором группа атомов какого-либо вещества ведет себя как единый атом.

"Конденсаты" создавались ученым на сверхвзуковых скоростях и ранее, однако теперь ученых интересует возможность их присутствия в суперэкстремальных условиях. Эрик Корнелл, руководитель экспериментов, уже ранее занимался развитием конденсатов Бозе-Эйнштейна, за что в 2001 году получил Нобелевскую премию.

При помощи физиков из технологического Университета Израиля в США надеются, что в экстремальных условиях конденсат может исчезнуть и применительно к акустической черной дыре превратиться в радиацию Хокинга.

Группа исследователей охладила около 100 000 атомов заряженного рубидия до абсолютного нуля и поместила их в магнитное поле. При помощи лазера был создан электрический потенциал, который заставил атомы перемещаться быстрее скорости звука. Такой эффект создал сверхзвуковой поток, длящийся всего 8 миллисекунд, однако способный создавать акустическую дыру для захватывания звука.

"В результате этого опыта впервые в истории может быть на практике доказано существование радиации Хокинга", - говорят в Университете Колорадо.

https://itli-corp.livejournal.com/32299.html