लेजर प्रकाश यांत्रिक कंपन को शांत करता है

अनुनाद प्रभाव माइक्रोएरेसेंटेटर ऊर्जा से वंचित करता है

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वैज्ञानिकों ने पहली बार कमरे के तापमान से 11 केल्विन तक एक यांत्रिक कंपन प्रणाली, एक गुंजयमान यंत्र को ठंडा करने के लिए प्रकाश तरंगों का उपयोग किया, जो -260 डिग्री सेल्युकस से मेल खाती है। लेजर कूलिंग की विधि, जिसका उपयोग कुछ समय के लिए क्वांटम कणों की ठंडा करने के लिए किया गया है, जैसे कि परमाणु और आयन, पहली बार मैकेनिकल सिस्टम के लिए उपयोग किया गया था।

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अपने प्रयोग में, मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटम ऑप्टिक्स (एमपीक्यू) में टोबियास किपबर्ग के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि तापमान में कमी प्रकाश की मात्रा के दबाव के कारण ही थी। जर्नल "फिजिकल रिव्यू लेटर्स" विधि में अब प्रकाशित होने के साथ, यह अब प्रतिध्वनि के क्वांटम यांत्रिक ग्राउंड अवस्था को प्राप्त करने के लिए सिद्धांत रूप में संभव होना चाहिए, जिसमें इसकी प्राकृतिक दोलनों को एक मौलिक सीमा तक कम किया जाता है। उपन्यास विधि परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी की संवेदनशीलता में सुधार कर सकती है जिसमें थर्मली उत्तेजित कंपन शोर पैदा करते हैं।

लेजर लाइट कंपन को धीमा कर देती है

क्वांटम कणों के लेजर कूलिंग में, परमाणुओं को लेजर प्रकाश से विकिरणित किया जाता है, जिसमें उनकी उत्तेजना के लिए आवश्यक ऊर्जा की तुलना में थोड़ी कम ऊर्जा होती है। कण इसलिए प्रकाश को अवशोषित करते हैं जब भी वे किरण की ओर बढ़ते हैं - तब वे डॉपलर प्रभाव के कारण प्रतिध्वनित होते हैं - और उस दिशा में विघटित हो जाते हैं। यदि लेजर लाइट को दो दर्पणों से बने एक अनुनाद में कैद किया जाता है, उदाहरण के लिए, इसकी दूरी को निर्धारित करने के लिए, तो ऊर्जा हस्तांतरण के काफी समान प्रभाव हो सकते हैं: दर्पण पर फोटॉनों का दबाव एक पूर्वसक्रिय बल लगाता है, जो बदले में उन्हें स्थानांतरित करता है।

इस तरह के एक "गतिशील रेट्रोएक्टिविटी" की घटना, जो कि यांत्रिक और ऑप्टिकल कंपन जोड़े, ने 1970 के दशक में, रूसी भौतिक विज्ञानी व्लादिमीर ब्रिगिंस्की की भविष्यवाणी की थी। इस प्रक्रिया को विशेष रूप से ठंडा करने के लिए उपयोग करने का प्रयास, हालांकि, हाल ही में विफल रहा। इसके लिए शर्त यह है कि अनुनाद में फोटोन का औसत निवास समय यांत्रिक दोलन अवधि के साथ मेल खाता है। तो आपको उच्च यांत्रिक कंपन आवृत्ति और उच्च ऑप्टिकल और यांत्रिक गुणवत्ता वाले सिस्टम की आवश्यकता है। प्रदर्शन

लाल डिटॉक्सिंग ऊर्जा से वंचित करता है

वर्तमान प्रयोग के लिए, शोधकर्ताओं ने 50 माइक्रोन के व्यास के साथ एक लिथोग्राफिक टॉरिक माइक्रोरोनेटर का उपयोग किया जो कि 60 मेगाहर्ट्ज की यांत्रिक अनुनाद आवृत्ति के साथ एक सूक्ष्म ट्यूनिंग कांटा की तरह व्यवहार करता है। लेजर लाइट को एक ग्लास फाइबर की सहायता से गुंजयमान यंत्र में जोड़ा जाता है जो केवल 600 नैनोमीटर पतला होता है। इसकी आवृत्ति गुंजयमान यंत्र की प्राकृतिक आवृत्ति से थोड़ी कम होती है, जिसे "रेड-डेट्यूनिंग" भी कहा जाता है। इसके पीछे विचार यह है कि गुहा में बंद फोटॉन सिस्टम के साथ प्रतिध्वनित होने का प्रयास करते हैं। इसलिए, जब वे कई प्रतिबिंबों के दौरान दीवारों से टकराते हैं, तो वे ज्यादातर मामलों में ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। यह गुंजयमान यंत्र से वापस ले लिया जाता है, जिससे इसके यांत्रिक कंपन शांत हो जाते हैं।

प्रयोग सफल रहा

वास्तव में, मापों ने दिखाया कि लेजर प्रकाश के प्रभाव में, यांत्रिक कंपन का आयाम कम हो गया, और लेजर शक्ति जितनी अधिक होगी, उतना ही मजबूत होगा। माप परिणामों को सही ढंग से व्याख्या करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक विश्लेषणात्मक मॉडल विकसित किया, जिसके साथ वे विकिरण दबाव, शीतलन दर, यांत्रिक अनुनाद आवृत्ति की शिफ्ट और दिए गए प्रायोगिक मापदंडों से भिगोने वाले व्यवहार की गणना करने में सक्षम थे। यह स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि थर्मल प्रभाव शीतलन के एक प्रतिशत से अधिक के लिए जिम्मेदार नहीं हैं।

हालाँकि यहाँ का तापमान ११ केल्विन तक पहुँच गया है, फिर भी यह क्वांटम मैकेनिकल ग्राउंड अवस्था के तापमान से बहुत ऊपर है, जिसमें कोई और अधिक फोन नहीं हैं। हालांकि, प्रयोग का महत्व इस तथ्य में निहित है कि शीतलन प्रभाव को पहली बार मात्रात्मक रूप से दर्ज किया गया है। कंपन को मौन करने के लिए तकनीकों को विकसित करने और ऐसी स्थूल वस्तु को निर्धारित करने की प्रक्रिया में यह एक महत्वपूर्ण कदम है जो पारंपरिक क्रायोजेनिक तकनीकों से हासिल नहीं किया जा सकता है।

(क्वांटम ऑप्टिक्स के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट, 20.12.2006 - NPO)