Fizikçiler, 45 metre uzunluğundaki (148 fit uzunluğundaki) bir üniversite koridorunun uzunluğundaki bir hava kafesine kendi kendine odaklanan bir lazer darbesini sınırlayarak yeni bir rekor kırdılar.
Maryland Üniversitesi’nden (UMD) fizikçi Howard Milchberg liderliğindeki bu en yeni deney, önceki sonuçların bir metrenin oldukça altında kalmasıyla, ışığı hava dalga kılavuzları olarak bilinen kanallarla sınırlamak için yeni bir çığır açıyor.
Araştırmayı anlatan bir makale dergiye kabul edildi. Fiziksel İnceleme X, and bu arada bulunabilir arXiv ön baskı sunucusunda . Sonuçlar, uzun menzilli lazer tabanlı iletişim ve hatta gelişmiş lazer tabanlı silah teknolojisi elde etmenin yeni yollarına ilham verebilir.
“Daha uzun bir koridorumuz olsaydı, sonuçlarımız lazeri daha uzun bir dalga kılavuzu için ayarlayabileceğimizi gösteriyor.” UMD fizikçisi Andrew Tartaro diyor.
“Ama sahip olduğumuz koridor için rehberimiz var.”
Lazerler bir dizi uygulama için yararlı olabilir, ancak düzgün bir şekilde düzenlenmiş ışığın tutarlı ışınlarının bir şekilde toplanması ve odaklanması gerekir. Kendi haline bırakılan bir lazer, gücünü ve etkinliğini kaybederek dağılır.
Böyle bir odaklama tekniği, dalga kılavuzuve tam olarak göründüğü gibi: elektromanyetik dalgaları belirli bir yol boyunca yönlendirerek saçılmalarını engelliyor.
Optik lif bir örnektir. Bu, elektromanyetik dalgaların yönlendirildiği bir cam tüpten oluşur. Tüpün dışını çevreleyen kaplama, tüpün merkezinden daha düşük bir kırılma indisine sahip olduğundan, saçılmaya çalışan ışık bunun yerine tüpün içine geri bükülür ve ışını uzunluğu boyunca tutar.
2014 yılında Milchberg ve meslektaşları, hava dalga kılavuzu dedikleri şeyi başarıyla gösterdiler. Tüp gibi fiziksel bir yapı kullanmak yerine, lazer ışıklarını birleştirmek için lazer darbeleri kullandılar. Darbeli lazerin, ardından havayı ısıtan ve arkasında daha düşük yoğunluklu bir hava yolu bırakan bir plazma oluşturduğunu buldular. Minyatürde şimşek ve gök gürültüsü gibi: genişleyen düşük yoğunluklu hava, lazeri takip eden küçük bir gök gürültüsü gibi bir ses oluşturarak filament olarak bilinen şeyi yaratır.
Düşük yoğunluklu hava, etrafındaki havadan daha düşük bir kırılma indisine sahiptir – bir fiber optik tüpün etrafındaki kaplama gibi. Dolayısıyla, bu filamanları, bir lazer ışınını merkezlerinde etkili bir şekilde “kafesleyen” belirli bir konfigürasyonda ateşlemek, havadan bir dalga kılavuzu oluşturur.
İlk deneyler 2014’te açıklanan dört filaman kullanarak yaklaşık 70 santimetre (2,3 fit) uzunluğunda bir hava dalga kılavuzu oluşturdu. Deneyi büyütmek için daha fazla tele ve tercihen ağır ekipmanlarını hareket ettirmeden ışıklarını yakmak için çok daha uzun bir tünele ihtiyaçları vardı. Bu nedenle, UMD’nin Enerji Araştırma Tesisindeki uzun bir koridor, laboratuvar duvarındaki bir delikten ışınlanan lazerlerin güvenli bir şekilde yayılmasına izin verecek şekilde değiştirildi.
Koridor giriş noktaları bloke edildi, parlak yüzeyler kaplandı, lazer emici perdeler yerleştirildi.
“Gerçekten eşsiz bir deneyimdi” diyor UMD elektrik mühendisi Andrew Goffinekibin makalesindeki ilk yazar.
“Laboratuvar dışında, laboratuvardayken uğraşmanıza gerek kalmayan, göz güvenliği için perde takmak gibi lazer atışları yapan birçok iş var. Kesinlikle yorucuydu.”
Son olarak, ekip 45 metrelik bir koridoru geçebilen bir dalga kılavuzu oluşturmayı başardı – buna lazer filamanları “yıldırım” tarafından oluşturulan küçük gök gürültüsü, patlama sesleri eşlik etti. Hava dalga kılavuzunun sonunda, merkezdeki lazer darbesi, dalga kılavuzu olmadan kaybolacak olan ışığın yaklaşık yüzde 20’sini tutmuştu.
Ekip, laboratuvara geri döndüğünde, bunu yapacak donanıma sahip olmadıkları koridorda meydana gelen süreçlerin ölçümlerini almak için daha kısa, 8 metrelik bir hava dalga kılavuzu üzerinde de çalıştı. Bu daha kısa testler, kaybolacak ışığın yüzde 60’ını tutmayı başardı. Minik gök gürültüleri de yararlıydı: dalga kılavuzu ne kadar enerjikse, patlama sesi o kadar yüksek oluyordu.
Deneyleri, dalga kılavuzunun son derece kısacık olduğunu, saniyenin yalnızca yüzde biri kadar sürdüğünü ortaya çıkardı. Bununla birlikte, ışık hızında hareket eden bir şeye rehberlik etmek için bu süre yeterli.
Araştırma, iyileştirmelerin nerede yapılabileceğini önermektedir; örneğin, daha yüksek yönlendirme verimliliği ve uzunluğu, daha da az ışık kaybına neden olmalıdır. Ekip ayrıca, sürekli bir lazer ışınına rehberlik edip edemeyeceklerini görmek için farklı lazer ışığı renkleri ve daha hızlı bir filament nabız hızı denemek istiyor.
“Hava dalga kılavuzları için 50 metrelik ölçeğe ulaşmak, kelimenin tam anlamıyla daha uzun dalga kılavuzları ve birçok uygulama için yolu aydınlatıyor.” Milchberg diyor.
“Yakında elde edeceğimiz yeni lazerlere dayanarak, rehberlerimizi bir kilometre ve ötesine uzatmak için bir tarifimiz var.”
Araştırma kabul edildi Fiziksel İnceleme Xve şu adreste mevcuttur: arXiv.
Kaynak : https://www.sciencealert.com/physicists-break-record-firing-a-laser-down-their-university-corridor