ذرات في خط مستقيم: طريقة جديدة للتحكم بالضوء ⚡ экспресс
أتاح دمج مصفوفات الملاقط البصرية مع مرنان حلقي عالي التعاونية ورابط كيرالي بين الذرة والمرنان إظهار تشتت براغ عالي التوجيه من عدد قابل للبرمجة من الذرات. ومن خلال التحكم الدقيق في المسافة بين الذرات، يُلاحظ تضييق قمة براغ مع زيادة عدد الذرات المضافة واحدة تلو الأخرى. يتحقق تداخل براغ عالي التباين بفضل التبريد الجانبي بالمرنان لكل من الحركة القطرية والمحورية للذرات إلى ما يقارب الحالة القاعية؛ وكانت أعداد الإشغال لأنماط الفونون أقل من 0.17 و 3.4 على التوالي. تفتح المنصة المقترحة، التي تجمع بين ارتباط قوي ومضبوط للذرات مع الضوء في مصفوفات ذرية، آفاقًا للبصريات الكمومية القابلة للبرمجة، وعلم القياس الكمي، والحوسبة الكمية.
الضوء الساقط على البلورة لا ينعكس كما في المرآة، بل في حزم ضيقة وواضحة. هذا التأثير، الذي اكتشفه ويليام لورنس براغ، يُسمى تشتت براغ، ويتطلب عادة مليارات الذرات المرتبة بطبيعتها في شبكة منتظمة. لكن الفيزيائيين تمكنوا من فعل الشيء نفسه مع حفنة من الذرات المنفردة. باستخدام ملاقط ليزرية - أشعة مركزة تعمل مثل مقابض غير مرئية - رتبوا عدة ذرات في خط مثالي. اختيرت المسافات بحيث تعمل الذرات مثل أسنان مشط لموجات الضوء: الضوء المار 'يتمشط' وينحرف في حزمة رفيعة واحدة.
لتحقيق ذلك، كان لا بد من تبريد الذرات إلى ما يقارب الصفر المطلق - وإلا لطمس الاهتزاز الحراري الترتيب. وبإضافة الذرات واحدة تلو الأخرى، لاحظ العلماء كيف أصبحت القمة المنعكسة أكثر حدة. الأكثر إدهاشاً أن التأثير ظهر بالفعل في سلسلة مكونة من عدد قليل من الجسيمات، وليس من مليارات. في السابق، كان هذا يُرى فقط في البلورات الضخمة.
يمهد هذا 'المشط' الذري الطريق لدوائر بصرية يمكن ضبطها بتغيير عدد العناصر وترتيبها. وهذا طريق نحو حواسيب كمومية، ومجسات فائقة الحساسية، ومرايا مكونة من ذرات مفردة.
🎯 عادةً ما يُلاحظ تشتت براغ في بلورات تحتوي على مليارات الذرات؛ لكن هنا، رأى الفيزيائيون ذلك لأول مرة من سلسلة مكونة من بضع ذرات فقط، بإضافتها الواحدة تلو الأخرى.