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

Colossal возродит новозеландских моа Colossal возродит новозеландских моа

Colossal Biosciences заявила о планах возродить новозеландских моа

N+1
Подача — от идеи до стола Подача — от идеи до стола

Подачи блюд ресторана COCOCO, которые цепляют людей за душу

Bones
Истина Шредингера: почему физики не могут договориться об устройстве мира Истина Шредингера: почему физики не могут договориться об устройстве мира

Почему взгляды ученых на природу реальности драматически расходятся?

Forbes
Повышение пенсионного экшена Повышение пенсионного экшена

«Старик»: Джефф Бриджес против всех

Weekend
«Это просто лютеиновая фаза»: как на самочувствие женщин влияет менструальный цикл «Это просто лютеиновая фаза»: как на самочувствие женщин влияет менструальный цикл

Что на самом деле происходит с женским организмом во время цикла?

Forbes
Несовместимость партнеров для рождения ребенка: 5 причин Несовместимость партнеров для рождения ребенка: 5 причин

Несовместимость партнеров и психологическое бесплодие: что делать?

Psychologies
Эти галактические явления пугают даже опытных астрономов: чего мы не знаем о Вселенной Эти галактические явления пугают даже опытных астрономов: чего мы не знаем о Вселенной

Галактические явления, которые нарушают прогнозы и ставят в тупик

ТехИнсайдер
Cherchez la femme Cherchez la femme

Почему индустрия еды находится в крепких мужских руках

Bones
Заниматься сексом и еще 7 приятных вещей, которые надо регулярно делать летом, чтобы не болеть зимой Заниматься сексом и еще 7 приятных вещей, которые надо регулярно делать летом, чтобы не болеть зимой

Укреплять организм можно по-разному

Maxim
Как правильно ухаживать за кутикулой. Советы эксперта Как правильно ухаживать за кутикулой. Советы эксперта

Зачем нужно следить не только за ногтевой пластиной, но и кожей вокруг нее

РБК
Самосострадание или высокая самооценка: что важнее и почему? Самосострадание или высокая самооценка: что важнее и почему?

Что делать, чтобы приобрести навык самосочувствия?

Psychologies
Причины возникновения и опасность анемии: всё о дефиците железа в организме Причины возникновения и опасность анемии: всё о дефиците железа в организме

Что такое анемия и как ее лечить?

VOICE
Животное в человеке: 6 неочевидных лайфхаков по улучшению самочувствия Животное в человеке: 6 неочевидных лайфхаков по улучшению самочувствия

Какие привычки наших соседей по планете служат своеобразным антистрессом?

Psychologies
Help! SOS! Help! SOS!

Что делать, если ребенок просит тебя забрать его из лагеря

Лиза
Руководство для IT-специалиста: какой язык программирования выбрать для разработки мобильного приложения Руководство для IT-специалиста: какой язык программирования выбрать для разработки мобильного приложения

Популярные языки программирования для мобильных приложений

ТехИнсайдер
Создана таблетка от похмелья, расщепляющая алкоголь. Но работает ли она? Создана таблетка от похмелья, расщепляющая алкоголь. Но работает ли она?

Можно ли создать таблетку, которая спасет от похмелья?

ТехИнсайдер
Палеоразум: как аборигенное мышление дает новый взгляд на мир и западную культуру Палеоразум: как аборигенное мышление дает новый взгляд на мир и западную культуру

Отрывок из книги антрополога Тайсона Янкапорты «Разговоры на песке»

Forbes
Сколько сети накидывают сверху Сколько сети накидывают сверху

Торговая наценка на отдельные продукты питания может доходить до 100–150 %

Агроинвестор
95 лет роману Двенадцать стульев 95 лет роману Двенадцать стульев

«12 стульев» — пример живой сатиры, понятный читателю из совсем другого мира

Правила жизни
Братья Либерманы продают акции самих себя, чтобы другие заработали, — это их «экстремальный способ проверить концепцию» Братья Либерманы продают акции самих себя, чтобы другие заработали, — это их «экстремальный способ проверить концепцию»

Зачем братья Либерманы продают самих себя?

VC.RU
Как по дизайну квартиры понять характер владельца — объясняет эксперт Как по дизайну квартиры понять характер владельца — объясняет эксперт

Любителям покупать круглые пуфики приготовиться

Maxim
«Я слежу за тобой»: как распознать в новом знакомом сталкера «Я слежу за тобой»: как распознать в новом знакомом сталкера

Но что делать с теми, кто вопреки всем преградам хочет стать частью нашей жизни

Psychologies
История одной вещи: подстаканники, без которых не обходится путешествие на поезде История одной вещи: подстаканники, без которых не обходится путешествие на поезде

Рассказываем вековую историю подстаканников

Правила жизни
Каким бывает пилинг для лица и кому он противопоказан Каким бывает пилинг для лица и кому он противопоказан

Разбираемся в тонкостях выбора и применения пилингов

РБК
Каникулы в Севастополе Каникулы в Севастополе

Севастополь — идеальное направление для самой разношерстной компании

Лиза
Боди-хоррор: что это такое и самые страшные современные фильмы этого жанра Боди-хоррор: что это такое и самые страшные современные фильмы этого жанра

Страшилки, где с человеческим телом происходит что-то нехорошее

Maxim
Дикие истории Дикие истории

Как накормить гостя не только вкусной, но и полезной едой?

Bones
3 хитрых вопроса, чтобы вычислить вора 3 хитрых вопроса, чтобы вычислить вора

Как и о чем спросить человека, которого ты подозреваешь в воровстве

Maxim
«Наконец моя внешность догнала мой внутренний возраст» «Наконец моя внешность догнала мой внутренний возраст»

Нино Нинидзе уже давно не пытается никому ничего доказать

OK!
Симметрия инверсии времени оказалась важна для околомагических ядер Симметрия инверсии времени оказалась важна для околомагических ядер

Квадрупольный и магнитный дипольный моменты изотопов индия зависят от нейтронов

N+1
Открыть в приложении