Атомные газы с лазерным охлаждением с близкими к абсолютному нулю температурами, стали важными платформами для изучения квантовых явлений. Взаимодействие таких газов со светом в оптических резонаторах позволяет создавать эффекты, полезные для квантового зондирования и моделирования сложных систем. Исследователи из JILA продемонстрировали непрерывное лазерное излучение длительностью несколько часов, с использованием атомов стронция-88 в кольцевом резонаторе. Это открытие может привести к созданию высокоточных лазеров и квантовых технологий.
Цель эксперимента — разработать сверхизлучающий лазер для точных частотных измерений, что поможет в поиске тёмной материи. Ученые заметили неожиданные явления, связанные с самоорганизацией атомов, и обнаружили, что лазерный свет сохранялся даже при изменении резонансной частоты. Они поняли, что лазерный свет возникает из-за поглощения и стимулированного излучения фотонов.
Исследование подчеркивает важность непрерывных экспериментов для понимания взаимодействия света и материи, что может привести к новым технологиям в квантовых вычислениях и лазерах с узкой линией. В будущем ученые планируют использовать узкие линии стронция для создания одноцветных лазеров и изучения новых физических явлений.
Экспериментальная установка команды: атомы охлаждаются и замедляются внутри вакуумной камеры до тех пор, пока их можно будет удержать в решётке внутри полости (чёрная треугольная распорка полости в нижней половине вакуумной камеры).
Флуоресценцию атомов можно увидеть сверху в виде синей линии от горячих атомов, взаимодействующих с лазером, замедляющим зеемановское расщепление, и в виде тонкой полоски в нижней половине от атомов, удерживаемых внутри полости. Фото: JKT/ZN.
Дополнительная информация: Vera M. Schäfer et al, Continuous recoil-driven lasing and cavity frequency pinning with laser-cooled atoms, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02854-4.
Источник: https://phys.org/news/2025-05-hours-lasing-laser-cooled-strontium.html