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

Секвенирование ДНК из воздуха сообщило о составе биомов и человеческих популяций Секвенирование ДНК из воздуха сообщило о составе биомов и человеческих популяций

Секвенирование ДНК как способ быстрого и неинвазивного анализа биомов

N+1
5 интерьерных решений для кухни, которые помогут сделать дом более технологичным 5 интерьерных решений для кухни, которые помогут сделать дом более технологичным

Решения, которые позволят вам быстро и экономно изменить свою кухню

ТехИнсайдер
Новые методы помогут искать воду в лунных кратерах и глубоко под поверхностью Новые методы помогут искать воду в лунных кратерах и глубоко под поверхностью

Ученые пытаются определить, где и сколько льда находится на Луне

ТехИнсайдер
Еще 5 минуточек: как отучить себя тратить время впустую и победить прокрастинацию Еще 5 минуточек: как отучить себя тратить время впустую и победить прокрастинацию

Почему мы прокрастинируем и как от этого отучиться

ТехИнсайдер
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 самому отрегулировать фары: пошаговая инструкция и советы механика Как самому отрегулировать фары: пошаговая инструкция и советы механика

Настроить головное освещение можно самостоятельно

РБК
Искусственный интеллект, медицина и творчество: разговор с датасайентистом медтех-стартапа о роботах в здравоохранении Искусственный интеллект, медицина и творчество: разговор с датасайентистом медтех-стартапа о роботах в здравоохранении

Как искусственный интеллект разрабатывается в сфере здравоохранения?

ТехИнсайдер
Ученые выяснили, как мозг узнает своих Ученые выяснили, как мозг узнает своих

Как мозг животного узнает представителей своего вида?

ТехИнсайдер
Бесплатный сыр — только в мышеловке: как понять, что вами манипулируют в магазинах Бесплатный сыр — только в мышеловке: как понять, что вами манипулируют в магазинах

Как работает импульсивный шопинг и что его провоцирует

Psychologies
Жидкая вода продержалась миллиарды лет симуляций на твердых планетах с водород-гелиевыми атмосферами Жидкая вода продержалась миллиарды лет симуляций на твердых планетах с водород-гелиевыми атмосферами

Физики промоделировали эволюцию условий на твердых планетах сверхземной массы

N+1
«Серый человек»: самый дорогой фильм в истории Netflix оказался «Форсажем» «Серый человек»: самый дорогой фильм в истории Netflix оказался «Форсажем»

Почему «Серый человек» получился таким банальным?

Forbes
Без гаремов и Серканов Болатов: 9 новых турецких сериалов, которые стоит посмотреть Без гаремов и Серканов Болатов: 9 новых турецких сериалов, которые стоит посмотреть

Теперь турецкие сериалы научились говорить о реальных проблемах общества

Правила жизни
Четвероногий сапер Джульбарс: невероятная история пса, удостоенного ордена Четвероногий сапер Джульбарс: невероятная история пса, удостоенного ордена

Пес Джульбарс — почетный ветеран вoйны

ТехИнсайдер
Вопрос психологу: что такое синдром отложенной жизни и как с ним справиться? Вопрос психологу: что такое синдром отложенной жизни и как с ним справиться?

Ловили ли вы себя на мысли, что ожидаете лучших времен?

Правила жизни
Сколько сети накидывают сверху Сколько сети накидывают сверху

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

Агроинвестор
6 признаков, что пора менять тормозные колодки 6 признаков, что пора менять тормозные колодки

Признаки износа тормозных колодок

РБК
Человек всегда шире концепций: придет ли work-life blend на смену work-life balance Человек всегда шире концепций: придет ли work-life blend на смену work-life balance

Почему концепции не способны сделать работающего человека безусловно счастливым

Forbes
Парадоксы аппетита Парадоксы аппетита

80% молодых женщин считают себя толстыми

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
20 способов, с помощью которых женщины пытаются управлять нами 20 способов, с помощью которых женщины пытаются управлять нами

Посмотри, какими методами она пользуется, чтобы обыграть тебя

Maxim
Брендинг для агробизнеса Брендинг для агробизнеса

Четыре основных заблуждения при разработке бренда и как с ними работать

Агроинвестор
Клоны флуоресцирующей макаки помогли оценить безопасность точечного редактирования генома Клоны флуоресцирующей макаки помогли оценить безопасность точечного редактирования генома

Ученые выключили флуоресцентный белок у генно-модифицированных макак-резусов

N+1
«Джеймс Уэбб» отыскал еще одного кандидата в самую далекую галактику «Джеймс Уэбб» отыскал еще одного кандидата в самую далекую галактику

Астрономы обнаружили нового кандидата в рекордно далекую галактику

N+1
В День семьи, любви и верности: 7 лучших книг о близких и любимых, которые помогут сохранить здоровые семейные отношения В День семьи, любви и верности: 7 лучших книг о близких и любимых, которые помогут сохранить здоровые семейные отношения

Подборка книг о семейной жизни, родительстве и любви

ТехИнсайдер
Как заморозить ягоды на зиму, чтобы они сохранили свои свойства Как заморозить ягоды на зиму, чтобы они сохранили свои свойства

Заморозить свежие ягоды на зиму довольно легко!

ТехИнсайдер
Младенцы нашли социальных партнеров через родителей Младенцы нашли социальных партнеров через родителей

Младенцы опираются на своих родителей, оценивая незнакомцев

N+1
Зачем разрешать ребенку баловаться: 5 советов для родителей и воспитателей Зачем разрешать ребенку баловаться: 5 советов для родителей и воспитателей

Почему детская шалость — это абсолютно нормально

Psychologies
Муза автора боится Муза автора боится

«Люся»: Иван Твердовский о природе творчества

Weekend
Самые смелые девушки XX века: захватывающая история появления бикини Самые смелые девушки XX века: захватывающая история появления бикини

Просто страшно представить, в чем приходилось купаться барышням начала XX века

Maxim
Как быстро очистить гараж: неочевидные советы Как быстро очистить гараж: неочевидные советы

Советы, которые помогут вам быстро убрать скопившийся хлам

ТехИнсайдер
Открыть в приложении