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

Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре

Палеогенетики секвенировали ДНК похороненных у стен средневекового Болгара

N+1
6 ингредиентов, которые мы не ожидали в увидеть в бьюти-средствах 6 ингредиентов, которые мы не ожидали в увидеть в бьюти-средствах

Рыбья чешуя, чайный гриб… Что еще можно встретить в твоей ванной комнате?

Лиза
Май 2025 стал одним из самых жарких за всю историю наблюдений Май 2025 стал одним из самых жарких за всю историю наблюдений

За последние 22 месяца средняя температура была на 1,5°C выше

ТехИнсайдер
Сохранить невозможно развестись: как понять, нужно спасать брак или нет? Сохранить невозможно развестись: как понять, нужно спасать брак или нет?

Первое, что нужно сделать, если вы задумались о разводе, — «развернуться» к себе

Psychologies
Стесняюсь спросить: как распознать болезнь Альцгеймера? Стесняюсь спросить: как распознать болезнь Альцгеймера?

Альцгеймер: как распознать на ранних этапах и встречается ли он у молодых?

Правила жизни
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
Толстый и тонкий Толстый и тонкий

Вес, настроение и даже память могут зависеть от… Состояния кишечника

Лиза
Глаз радуется Глаз радуется

16 вьющихся цветов для украшения заборов, террас и арок

Лиза
Вот как определить, где и когда был сделан снимок: гайд, который превратит вас в мастера фотографии Вот как определить, где и когда был сделан снимок: гайд, который превратит вас в мастера фотографии

Часто нас обманывают поддельными снимками. Как отличить фейк от правды?

ТехИнсайдер
«Приемлемый компромисс»: зачем женатые мужчины заводят любовниц «Приемлемый компромисс»: зачем женатые мужчины заводят любовниц

Почему именно мужчины заводят любовниц? Зачем женщины соглашаются на эту роль?

Psychologies
Боль, преодоление, катарсис. Почему все стоят на гвоздях и зачем за это платить? Боль, преодоление, катарсис. Почему все стоят на гвоздях и зачем за это платить?

Откуда растут ноги практики стояния на гвоздях и как правильно встать на гвозди

Inc.
«Не было задачи стать звездой»: Евгения Медведева об отношении к себе и деньгам «Не было задачи стать звездой»: Евгения Медведева об отношении к себе и деньгам

Героиня нового выпуска «НеФорбсов» — фигуристка Евгения Медведева

Forbes
Николай Пирогов: за что святого доктора и отца-основателя военно-полевой хирургии отправили в ссылку? Николай Пирогов: за что святого доктора и отца-основателя военно-полевой хирургии отправили в ссылку?

Российский врач, ученый и педагог Николай Пирогов был фанатом своего дела

ТехИнсайдер
Еще раз про кино Еще раз про кино

«Главная роль»: затянутая шутка про изнанку кинобизнеса

Weekend
Физики научились направлять молнии лазером Физики научились направлять молнии лазером

Успешное применение мощного лазера для управления распространением молний

N+1
Современные культы и секты, которых стоит опасаться Современные культы и секты, которых стоит опасаться

Религиозные течения, которые вместо спасения даруют печальные последствия

Maxim
«Бирюзовая» помощь: как НКО переходят на самоуправление и кому это выгодно «Бирюзовая» помощь: как НКО переходят на самоуправление и кому это выгодно

Как российские фонды становятся «бирюзовыми»?

Forbes
Ухо, зубы, сон Ухо, зубы, сон

«Уховертка»: боди-хоррор в декорациях межвоенной Европы

Weekend
Почему мы пьем алкоголь с точки зрения эволюции Почему мы пьем алкоголь с точки зрения эволюции

Как сама эволюция объясняет нашу тягу к алкоголю?

Maxim
Новая жизнь дома Новая жизнь дома

Современная вилла, выдержанная в минималистском стиле

SALON-Interior
6 признаков, что у твоего мужа кризис среднего возраста: ты должна знать их все! 6 признаков, что у твоего мужа кризис среднего возраста: ты должна знать их все!

Как помочь мужу справиться с кризисом среднего возраста

VOICE
Археологи выявили четко продуманную застройку на домонгольском селище Чаадаево-5 Археологи выявили четко продуманную застройку на домонгольском селище Чаадаево-5

Археологи сообщили о результатах охранно-спасательных раскопок Чаадаева-5

N+1
Покормить кота дистанционно или открыть дверь с помощью смартфона: управлять умным домом проще, чем кажется Покормить кота дистанционно или открыть дверь с помощью смартфона: управлять умным домом проще, чем кажется

Что вообще такое этот «умный дом» и как им управлять

ТехИнсайдер
Оформляем квартиру: пять шагов к стилю ар-деко Оформляем квартиру: пять шагов к стилю ар-деко

Как с помощью интерьера почувствовать себя современными королями?

Караван историй
Древнего подростка-кочевника с Урала отправили в загробный мир с оружием и редкой вьючной флягой Древнего подростка-кочевника с Урала отправили в загробный мир с оружием и редкой вьючной флягой

Результаты исследования погребения эпохи ранних кочевников на Южном Урале

N+1
Между Европой и Азией Между Европой и Азией

Как развивается непривычная для жителей Екатеринбурга паназиатская кухня?

Bones
История одной вещи: нелегкая судьба «Тетриса», за который боролись англичанин и японцы История одной вещи: нелегкая судьба «Тетриса», за который боролись англичанин и японцы

История тетриса — кинематографичная, тянущая на добротный шпионский фильм

Правила жизни
6 признаков, что пора менять тормозные колодки 6 признаков, что пора менять тормозные колодки

Признаки износа тормозных колодок

РБК
Хоррор на даче Хоррор на даче

Как не подхватить паразитов летом за городом

Лиза
Без вины виноватые. Как перестать чувствовать ответственность за то, что невозможно контролировать Без вины виноватые. Как перестать чувствовать ответственность за то, что невозможно контролировать

Как не чувствовать себя виноватым в том, на что не можешь повлиять?

Inc.
Открыть в приложении