Атомы могут становиться прозрачными при определенной частоте света

Американские ученые открыли эффект коллективно индуцированной прозрачности. При нем атомы становятся прозрачными при определенной частоте света. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Интерференция — это оптический эффект, при котором волны, исходящие от двух и более источников, накладываются друг на друга. При этом образуется характерная картинка с чередованием максимумов и минимумов интенсивностей.

Американские физики открыли похожий эффект, в котором участвуют атомы. Они поместили атомы иттербия в оптический резонатор — устройство длиной всего в 20 мкм. Затем они осветили их лазером. Свет отражался от атомов, но при определенной частоте стал просто проходить через резонатор без препятствий, как если бы атомы стали прозрачными. Оказалось, что этот эффект, названный учеными коллективно индуцированной прозрачностью, является результатом взаимодействий между атомами и светом. Группа атомов постоянно поглощает и испускает свет, из-за чего он отражается. Но при определенной частоте наступает равновесие между поглощенным и испускаемым светом для каждого атома в группе. Тогда и наступает прозрачность.

Ученые также отметили, что группа атомов способна поглощать и испускать свет от лазера либо гораздо быстрее, либо гораздо медленнее по сравнению с отдельным атомом. Это зависит от интенсивности света. Такой феномен физики уже знали, но он не был объяснен с физической точки зрения из-за большого числа взаимодействующих квантовых частиц.

Хотя результаты исследования важны преимущественно для фундаментальной физики, однажды открытый феномен может найти и прикладное значение. Так, он может помочь в квантовом хранении информации или обеспечении связей между квантовыми компьютерами.