От книгата ЗА ЗАПИСИ: най-добрият ЛАЗЕРЕН лъч, създаван някога!

Автор: Cătălina Oana Curceanu/Дата на публикуване: 22-03-2015 10:03

Група италиански и израелски изследователи успяха да получат най-тънкия лазерен лъч, създаван някога. Този лъч, размерът на една хилядна от диаметъра на косъма, би могъл да генерира нова революция в технологиите.

Лазерните лъчи се използват в много от технологиите, с които разполагаме - от микроскопи до компютри, в микрохирургия или при печат на документи. Дори при триизмерния печат - нов метод, който ни позволява да изграждаме сложни обекти с помощта на принтер.

Всички тези технологии, когато става въпрос за микроскопични детайли, имат ограничение, дадено от размера на лъча - не можем да отпечатваме символи или да изграждаме триизмерни обекти, по-малки от размера на използвания лъч.
Група италиански изследователи от университета La Sapienza в Рим, ISC-CNR, Рим и Университета в Павия, в сътрудничество с изследователи от университета в Йерусалим в Израел, успяха да построят лазерен лъч с размерите на част от тази на косъм, който се разпространява, без да се разпада на дълги разстояния в прозрачен материал. Резултатите от това проучване са публикувани в Nature Photonics.

Така че нека видим за какво става въпрос.

Докато не се получи този резултат, се счита, че лъчи, по-малки от около 500 нанометра (един нанометър е една милиардна част от метър), не могат да бъдат получени поради така наречената граница на дифракция. Границата на дифракция е свързана с явлението дифракция на светлината, което казва, че не е възможно да се получи фокус на лъч с размери, по-малки от дължината на вълната. Дължината на вълната характеризира "цвета" на светлината и е между 400 нанометра (за синьо) и 700 нанометра (за червено).

Поради тази причина използваните в момента лазерни лъчи имат най-малките размери от около една стотна от диаметъра на косъма.
Въпреки това групата италиански и израелски изследователи успя да намали размера на лъча с коефициент 10 - получаване на нов запис.

Как точно са управлявали това изпълнение?

Обикновено светлинните лъчи не се държат като обекти с маса (фотоните са частици, без да почива маса) и са склонни да се разширяват след разпространението и взаимодействието с материята. В тази ситуация обаче след взаимодействието с електроните в материала, използван от изследователите (прозрачен материал), светлинният лъч се държи така, сякаш е придобил „ефективна“ маса и се разпространява като стрела - без да е разширен.

По този начин беше възможно да се получи лъч с рекорден размер от 280 нанометра, който се разпространява, без да страда от изкривявания в използвания материал.

За да може да се измери това измерение, беше необходимо да се разработят нови измервателни уреди - от механично естество - тъй като оптичните не бяха в състояние да измерват лъч с толкова малки размери.
Каква полза би могла да направи тази нова технология? Много и неподозирани приложения могат да бъдат разработени с такива малки лазерни лъчи. Нови микроскопи, способни да виждат невидими детайли в момента; лазерен скалпел с размери на подклетката или нови спомени за евтини компютри - това са само част от възможните приложения на новото откритие.

Триизмерен принтер, който е в състояние да изгражда обекти с изключително фини детайли, би бил много полезен в много сектори - особено като се има предвид, че в бъдеще се планира използването на тези принтери в космическата технология за изграждане на различни обекти директно в орбита - като напр. бъдете на Международната космическа станция: така че изграждайте тези обекти директно на място, без риск да ги повредите при полет в космическата орбита.

Новото откритие също е изключително важно за фундаменталната физика, тъй като би могло да допринесе за развитието на нови експерименти както в квантовата механика, така и в много други изследвания на материята и нейните съставки.

Статия, написана от Каталина Оана Курчану, първи изследовател в областта на физиката на елементарните частици и ядрената физика, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Рим, Италия) и сътрудник на Scientia.ro

Нашите препоръки

Майка му, небрежна необразована жена, изобщо не се беше притеснила да даде на момичето живот ...