Замедлите атомы достаточно, и они начинают вести себя как световые волны, а не частицы. Работая с атомами в этом вялом условии, физики вылепили первое твердое зеркало, которое может отразить атомы очень, как нормальное зеркало отражает свет. Физик сообщает в выпуске 5 февраля Physical Review Letters, что достиг этого результата с медленным лучом неоновых атомов и кремниевого отражателя. Ученые надеются использовать метод для развития новых атомных оптических устройств – инструменты, использующие атомы, ведущие себя как световые волны.
Явление, названное квантовым отражением, происходит этот путь: Поскольку атомы медленно приближаются к твердой поверхности, они чувствуют привлекательную силу, названную потенциалом ван дер Уоэлс-Казимира. Иногда, восстановление атомов таким же образом освещают, размышляет от почти прозрачного водоема воды. Ученые наблюдали квантовое отражение атомов водорода и гелия от поверхности жидкого гелия в начале 1990-х, но они никогда не достигали медленных скоростей, должен был отразить атом от твердой поверхности. «Трудно сделать это на Земле из-за силы тяжести», говорит физик Фуджио Симидзу из Института Лазерной Науки в университете Электрокоммуникаций в Токио. «Даже при остановке атома полностью в некоторый момент он будет ускорен снова».Таким образом, Симидзу использовал уловку.
После охлаждения газа неоновых атомов к близкому бездействию он пропустил холодные неоновые атомы так, чтобы они задели почти вертикальную кремниевую пластину. Ловкость рук – то, что даже при том, что атомы свистели вниз приблизительно в 3 метрах в секунду, они приближались к кремниевой пластине намного более медленно. (Предположите спускаться с парашютом на крутой склон горы. Поскольку Вы смотрите горизонтально, гора, кажется, медленно становится ближе к Вам). Путешествуя в нескольких миллиметрах в секунду, почти 30% отраженных атомов, достаточно для формирования совершенного изображения неонового источника на датчике.
«Это важно, потому что теперь мы можем направить эти ультрахолодные лучи атома везде, где мы хотим, чтобы они пошли», говорит инженер-химик Карлос Карраро из Калифорнийского университета, Беркли. И это, что Симидзу надеется сделать.
Его бригада планирует использовать твердое отражение в жизненных компонентах оптики атома, таких как зеркала, разделители луча, трения и голограммы, работающие точно так же, как их знакомые отражающие свет коллеги.