Теория взаимодействия атома с излучением в среде фотонного временного кристалла

N+1Наука

Фотонным временным кристаллам предрекли роль лазеров

Марат Хамадеев

Mark Lyubarov et al. / Science, 2022

Израильские физики построили теорию взаимодействия атома с излучением в среде фотонного временного кристалла. Так называют однородный материал, чья диэлектрическая проницаемость периодически меняется во времени с частотой, близкой к частоте распространяющегося в нем света. Они обнаружили, что такие среды способны генерировать узкополосное когерентное излучение, а потому могут стать альтернативной традиционным лазерам. Исследование опубликовано в Science.

Благодаря Эйнштейну мы знаем, что пространство и время имеют одинаковую природу. Это побуждает физиков регулярно искать временные аналоги у физических систем, которые каким-либо необычным образом ведут себя в пространстве. Примером этого могут служить кристаллы времени, которые заимствуют у обычных кристаллов периодичность. Так стали называть квантовую систему, которая одновременно находится в основном энергетическом состоянии и испытывает осцилляции.

Впрочем, временные кристаллы были не первыми структурами, кто «обокрал» обычные кристаллы. С конца 80-х годов физики сначала теоретически, а затем и экспериментально стали исследовать распространение света в структурах, периодичных на масштабе длины волны. С подачи Элая Яблоновича их с 1991 года начали называтьфотонными кристаллами, чтобы подчеркнуть аналогию между поведением в них фотонов и поведением электронов в обычных кристаллических решетках. Философия фотонных кристаллов строилась вокруг их способности влиять на фотонный вакуум, то есть совокупность разрешенных состояний света, прерываемую фотонными запрещенными зонами. Манипуляции с вакуумом в конечно итоге влияют на излучательные свойства помещенных в них атомов, а также открывают дорогу к исследованию весьма экзотических эффектов. На сегодняшний день фотонные кристаллы стали неотъемлемой частью резонаторных и волноводных технологий.

Про временные аналоги фотонных кристаллов — фотонные временные кристаллы — физики стали говорить в середине 00-х годов. Так стали называть однородные протяженные среды, чей показатель преломления изменяется во времени по периодическому закону. В отличие от кристаллов времени, фотонные временные кристаллы, как и их пространственные аналоги, также призваны модифицировать набор состояний, в которых может находиться свет. Физики активно изучают влияние такой модуляции на преобразование частот, казимирово излучение, подавление отражения и многое другое. По большей части исследования были сконцентрированы на частных вопросах распространения света, в то время как полноценная теория его взаимодействия с атомами или иными излучателями отсутствовала.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Узкий таз защитил от артрита колена и опущения органов Узкий таз защитил от артрита колена и опущения органов

Широкий таз облегчает деторождение, но добавляет других проблем со здоровьем

N+1
Фальшивое будущее: как Adobe готовится к эпидемии дипфейков Фальшивое будущее: как Adobe готовится к эпидемии дипфейков

Генеральный директор Adobe Шантану Нарайен хочет навести порядок в интернете

Forbes
Геологи считают, что скрытый источник чистой энергии может питать Землю 170 000 лет Геологи считают, что скрытый источник чистой энергии может питать Землю 170 000 лет

Ископаемого водорода хватит, чтобы обеспечить Землю энергией на 170 тысяч лет

ТехИнсайдер
Как сейчас выглядит волшебник Дэвид Копперфильд, которым все восхищались, а потом возненавидели из-за секс-скандала Как сейчас выглядит волшебник Дэвид Копперфильд, которым все восхищались, а потом возненавидели из-за секс-скандала

Что сейчас происходит с Дэвидом Копперфильдом

VOICE
Возможно, вы взвешиваетесь неверно: несколько правил от ученых Возможно, вы взвешиваетесь неверно: несколько правил от ученых

Как понять свой истинный вес и взвеситься правильно?

ТехИнсайдер
Первая вдова СССР Первая вдова СССР

Крупская занималась вопросами коммунистического воспитания и образования

Дилетант
Домохозяйка из Китая 10 лет описывала вымышленную историю России в Википедии. Она придумала «Кашинский рудник», создав вокруг него целую вселенную Домохозяйка из Китая 10 лет описывала вымышленную историю России в Википедии. Она придумала «Кашинский рудник», создав вокруг него целую вселенную

Эту домохозяйку из Китая теперь называют «китайским Борхесом»

Правила жизни
Как убрать колонтитулы в Ворде: пошаговая инструкция для всех версий Как убрать колонтитулы в Ворде: пошаговая инструкция для всех версий

В этом материале мы пошагово опишем, как убрать колонтитулы в Ворде

CHIP
Признаки овуляции: как рассчитать и распознать симптомы Признаки овуляции: как рассчитать и распознать симптомы

Как узнать, что овуляция наступила

VOICE
Шамиль Идиатуллин: «Возвращение “Пионера”». Фантастический роман о советских школьниках в 2021 году Шамиль Идиатуллин: «Возвращение “Пионера”». Фантастический роман о советских школьниках в 2021 году

Отрывок из «Возвращение “Пионера”» — истории о том, что нет ничего невозможного

СНОБ
Время вспять: можно ли перевести стрелки биологических часов назад и замедлить старение Время вспять: можно ли перевести стрелки биологических часов назад и замедлить старение

Об интересных научных открытиях из книги «Загадка нестареющей медузы»

ТехИнсайдер
«Такие отношения очень энергозатратны». Дискуссия о полиаморных отношениях и премьера финальных эпизодов сериала Amore More «Такие отношения очень энергозатратны». Дискуссия о полиаморных отношениях и премьера финальных эпизодов сериала Amore More

О явлении полиамории в России и о том, как она представлена в кино и сериалах

СНОБ
Как смотреть Кубрика: гид по творчеству культового режиссера Как смотреть Кубрика: гид по творчеству культового режиссера

Разбираем произведения и анализируем творческий путь Стэнли Кубрика

Правила жизни
О спот, ты — мир О спот, ты — мир

В серфинге техника уходит на второй план, важнее становится личность серфера

Men Today
Новый эко-тренд: стартапы в США начали выпускать съедобную посуду вместо одноразовой Новый эко-тренд: стартапы в США начали выпускать съедобную посуду вместо одноразовой

Тренд на отказ от одноразовой посуды распространяется во всем мире

Inc.
Почему вашу собаку тошнит: самые опасные признаки заболеваний Почему вашу собаку тошнит: самые опасные признаки заболеваний

Когда у собаки расстройство желудка, это сложно для всех!

ТехИнсайдер
Госпожа профессор: 7 женщин, которые первыми начали преподавать в вузах Госпожа профессор: 7 женщин, которые первыми начали преподавать в вузах

Семь женщин, которые занимались наукой сами и учили этому других

Forbes
Правда ли, что Правда ли, что

Почему язык тела воспринимают везде по-разному?

ТехИнсайдер
«Розетта» нашла на комете Чурюмова-Герасименко нафталин «Розетта» нашла на комете Чурюмова-Герасименко нафталин

Планетологи обнаружили в комете Чурюмова-Герасименко >40 органических молекул

N+1
Работает ли современная медицина и может ли она нанести вред Работает ли современная медицина и может ли она нанести вред

Эффективны ли применяемые сегодня методы лечения?

ТехИнсайдер
В Великобритании появились дикие зубры В Великобритании появились дикие зубры

Специалисты по охране природы надеются, что зубры заменят степных бизонов

N+1
Звезды, которые пошли по стопам своих родителей: от юных талантов до опытных мастеров актерского дела Звезды, которые пошли по стопам своих родителей: от юных талантов до опытных мастеров актерского дела

Кто из знаменитых детей продолжил дело своих родителей?

Правила жизни
Как превратить «Ниву» в быстрый и удобный внедорожник Как превратить «Ниву» в быстрый и удобный внедорожник

Как сделать из внедорожника 1977 года современную машину

Maxim
Три упражнения для борьбы с тревожностью и депрессией Три упражнения для борьбы с тревожностью и депрессией

Что делать, чтобы выйти из замкнутого круга тревоги

Psychologies
Не ешь — козленочком станешь Не ешь — козленочком станешь

7 самых опасных ягод в лесу

Лиза
«Я боюсь выходить на улицу!»: Викторию Бекхэм запугала одержимая фанатка Дэвида «Я боюсь выходить на улицу!»: Викторию Бекхэм запугала одержимая фанатка Дэвида

Дэвид и Виктория Бекхэм рассказали о преследовавшей их Шэрон Белл

VOICE
Как есть, чтобы похудеть: 4 главных микроэлемента здоровой диеты Как есть, чтобы похудеть: 4 главных микроэлемента здоровой диеты

Какие микроэлементы должны присутствовать в здоровой диете

Psychologies
Исчезнувшие города Древней Руси Исчезнувшие города Древней Руси

Какое место называют «русской Троей» и что осталось от Мологи и Хатуни

Культура.РФ
Портрет на фоне Галактики Портрет на фоне Галактики

Чёрные дыры – самое смелое предсказание общей теории относительности Эйнштейна

Наука и жизнь
Алло, вас грабят! Алло, вас грабят!

5 новых схем финансового мошенничества

Лиза
Открыть в приложении