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

Карельские медведи оказались самыми подвижными среди европейских Карельские медведи оказались самыми подвижными среди европейских

Свободнее всего в Европе пространство осваивают карельские медведи

N+1
Разнимать или убежать? Как вести себя, если при тебе ссорятся близкие люди — советы эксперта Разнимать или убежать? Как вести себя, если при тебе ссорятся близкие люди — советы эксперта

Если два близких тебе человека поссорились, что делать?

VOICE
Под Землей есть две «горы», которые в 100 раз выше Эвереста! Интересные факты Под Землей есть две «горы», которые в 100 раз выше Эвереста! Интересные факты

Под поверхностью Земли, глубоко в недрах, скрыты гигантские «горы», пишут ученые

ТехИнсайдер
Затянуть потуже: как корсет угнетал и раскрепощал женщин Затянуть потуже: как корсет угнетал и раскрепощал женщин

У корсета противоречивая история

Forbes
Психология стресса Психология стресса

Нашумевшее руководство по борьбе со стрессом и связанными с ним болезнями

kiozk originals
Что продавали в первых российских аптеках? Что продавали в первых российских аптеках?

Травы, натурпродукты — какие лекарства были на прилавках первых российских аптек

Культура.РФ
Физики научили случайные лазеры собираться по требованию Физики научили случайные лазеры собираться по требованию

Физики продемонстрировали технологию самосборки коллоидных частиц в структуры

N+1
Дуглас МакМастер: «Популярность концепции zero waste будет только расти» Дуглас МакМастер: «Популярность концепции zero waste будет только расти»

Дуглас МакМастер — о концепции zero waste и принципах работы без мусорного ведра

Bones
Мода хиппи, Средневековье и Жаклин Кеннеди. Какие образы вдохновляли художников по костюмам фильмов о Гарри Поттере Мода хиппи, Средневековье и Жаклин Кеннеди. Какие образы вдохновляли художников по костюмам фильмов о Гарри Поттере

Как создатели фильмов о волшебниках выбирали одежду для персонажей

СНОБ
«Я понимал, что многое снимаю «в стол»: фотограф Сергей Борисов о цензуре и свободе «Я понимал, что многое снимаю «в стол»: фотограф Сергей Борисов о цензуре и свободе

Фотограф Сергей Борисов — об андеграунде и чутье на тренды

Forbes
Большинство зубов ранних Homo из Колыбели человечества принадлежало другим гоминидам Большинство зубов ранних Homo из Колыбели человечества принадлежало другим гоминидам

Палеоантропологи повторно исследовали зубы ранних Homo в Колыбели человечества

N+1
Как женщины отстаивают свои права в странах, где равенства не существует Как женщины отстаивают свои права в странах, где равенства не существует

Женщины, которые борются за свои права там, где это практически невозможно

Forbes
Очаровательно воздушен Очаровательно воздушен

Дизайнер постаралась сделать интерьер по-настоящему питерским

Идеи Вашего Дома
3 способа навести порядок в своей жизни 3 способа навести порядок в своей жизни

Кажется, что жизнь мрачна и беспросветна. Можем ли мы что-то с этим сделать?

Psychologies
«Вчетвером мы составляли единое целое»: история семьи Рерихов «Вчетвером мы составляли единое целое»: история семьи Рерихов

Чем известны Елена, Юрий и Святослав Рерихи

Культура.РФ
«Не пройти мимо того, кому нужна помощь». Колонка Филиппа Авдеева о добре «Не пройти мимо того, кому нужна помощь». Колонка Филиппа Авдеева о добре

Что такое добро и почему так важно замечать мелочи в себе и друг друге

РБК
Убийцы боялись сидеть с ним в одной камере: история Балашихинского потрошителя Убийцы боялись сидеть с ним в одной камере: история Балашихинского потрошителя

Балашихинский потрошитель пугал не только женщин и детей

VOICE
Кругосветное путешествие Алексея Камерзанова. Арест в Чаде Кругосветное путешествие Алексея Камерзанова. Арест в Чаде

Бах, бах, бах – раздалось откуда-то снаружи

4x4 Club
Одиночество и первая любовь в позднем СССР: в прокат вышел фильм «Асфальтовое солнце» Одиночество и первая любовь в позднем СССР: в прокат вышел фильм «Асфальтовое солнце»

«Асфальтовое солнце» — ностальгический фильм о школьнике из восьмидесятых

Forbes
Семен Франк: крушение революционных кумиров и поиск духовной истины Семен Франк: крушение революционных кумиров и поиск духовной истины

Семен Франк сумел описать кризис духовно-нравственного сознания

Эксперт
Судебный квест. Как основатель «Клаустрофобии» пытается отсудить деньги за продажу бизнеса у известного девелопера Судебный квест. Как основатель «Клаустрофобии» пытается отсудить деньги за продажу бизнеса у известного девелопера

Как и зачем продавалась «Клаустрофобия»

Inc.
Сохранить отношения после конфликта: 5 советов от психологов Сохранить отношения после конфликта: 5 советов от психологов

Как отстоять свои интересы и сохранить добрые отношения?

Psychologies
Cherchez la femme Cherchez la femme

Почему индустрия еды находится в крепких мужских руках

Bones
Так ли уж важны подушки безопасности? Так ли уж важны подушки безопасности?

Насколько небезопасны машины без аэрбегов?

Maxim
Язык ненависти vs язык мира: как реагировать на агрессию в повседневном общении? Язык ненависти vs язык мира: как реагировать на агрессию в повседневном общении?

Как реагировать на язык вражды и что ему можно противопоставить?

Psychologies
6 повседневных вещей, которые мы постоянно делаем неправильно 6 повседневных вещей, которые мы постоянно делаем неправильно

Несколько вещей, которые вы, вероятно, до сих пор делали неправильно

ТехИнсайдер
Густав Шпет: «Я пишу как эхо другого» Густав Шпет: «Я пишу как эхо другого»

Как Густав Шпет пришел к мысли о первичности слова как предмета

Эксперт
Разговор с овощами Разговор с овощами

Овощи обладают разной текстурой, с ними даже можно разговаривать

Bones
Руки прочь! 5 частей тела, которые опасно трогать без необходимости Руки прочь! 5 частей тела, которые опасно трогать без необходимости

Части тела, которые лучше вообще не трогать руками без крайней необходимости

VOICE
7 удивительных историй о красках-убийцах 7 удивительных историй о красках-убийцах

Некоторые из этих красок стоили целое состояние, а некоторые — убивали

Maxim
Открыть в приложении