Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) описали причины, по которым возбужденные атомы (находящиеся под воздействием света), помещенные в специальную металлическую трубку, распадаются не полностью, сохраняя часть энергии. Результаты исследования могут использоваться исследователями в дальнейшем для того, чтобы научиться регулировать свойства атомов, говорится в четверг в сообщении пресс-службы вуза.
Атом переходит в возбужденное состояние, если его подвергли воздействию света. Он достаточно быстро возвращается в свое основное состояние, которое называется спонтанным распадом. При этом в обычных условиях атом в свободном пространстве распадается полностью, а энергия его возбуждения передается фотону (частице света). При этом, если такой атом поместить в полую трубку, сделанную из металла (волновод), его поведение изменится кардинально. Эти изменения изучают ученые в поисках новых свойств атомов.
"Наша статья посвящена динамике спонтанного распада, то есть исследованию скорости, с которой атом переходит из возбужденного в основное состояние. В частности, мы обнаружили явление неполного распада из-за поляризационного отбора. То есть определенная поляризационная компонента атомного возбуждения распадается и рождает фотоны, а другая поляризационная компонента так и остается в атоме. Поэтому он будет наполовину возбужден, наполовину нет",
- цитирует пресс-служба участника исследования, доцента Высшей школы прикладной физики и космических технологий СПбПУ Алексея Курапцева.
В пресс-службе добавили, что ученые рассматривали не только причины распада одного атома, но и механизм взаимодействия двух атомов в волноводе. Оказалось, что, если при одноатомном распаде частица сохраняет половину энергии, то в ситуации с двумя взаимодействующими атомами это значение будет меняться и зависеть от их взаиморасположения.
"Важно не только понимать свойства атомов и характер их взаимодействия, но и уметь контролировать их. Структура волноводов позволяет добиться управления свойствами атомов. Если мы знаем, что в волноводе характер спонтанного распада другой, стало быть, можно предсказуемым образом изменять размеры волновода и воздействовать на атомы. То есть моделировать среду с заранее заданными свойствами", - процитировали в пресс-службе Курапцева.
В сообщении отмечается, что изучение подобных оптических свойств атома необходимо для развития целого ряда квантовых технологий, которые основаны на взаимодействии частиц света с атомами. В частности в последнее время все более актуальными становятся квантовые информационные технологии - квантовые вычисления, повторители, криптография и т.д. Ученые планируют продолжать исследования и научиться управлять лэмбовскими сдвигами (сдвигами энергетических уровней). За открытие этого явления в 1955 году ученый Уиллис Лэмб был удостоен Нобелевской премии.