فیزیکدانان رکورد پرتاب لیزر را شکستند

فیزیکدانان به تازگی رکورد جدیدی را به ثبت رسانده اند که یک پالس لیزری متمرکز را در فضای بسته راهروی دانشگاه به طول ۴۵ متر محدود می کند.

به گزارش سیناپرس، در حالی که نتایج قبلی کمتر از یک متر بود، این جدیدترین آزمایش به رهبری فیزیکدان هاوارد میلچبرگ (Howard Milchberg) از دانشگاه مریلند (UMD) زمینه جدیدی را برای محدود کردن نور به کانال هایی به نام موجبرهای هوا ایجاد می کند.

محققان معتقدند که نتایج این آزمایش می ‌تواند الهام‌ بخش راه ‌های جدیدی برای دستیابی به ارتباطات مبتنی بر لیزر دوربرد یا حتی فناوری پیشرفته سلاح‌های مبتنی بر لیزر باشد.

در این رابطه، اندرو تارتارو (Andrew Tartaro) فیزیکدان دانشگاه مریلند می گوید: نتایج ما نشان می دهد که اگر راهرو طولانی تری داشتیم، می توانستیم لیزر را برای یک موجبر طولانی تر تنظیم کنیم.

به گفته محققان، لیزرها می توانند برای طیف وسیعی از کاربردها مفید باشند، اما پرتوهای منسجم نوری که مرتب شده اند باید به نحوی جمع شده و متمرکز شوند. اگر لیزر به حال خود رها شود، پراکنده می شده و قدرت و کارایی خود را از دست می دهد. یکی از این تکنیک ‌ها استفاده از موجبر است و دقیقاً همان چیزی است که به نظر می ‌رسد امواج الکترومغناطیسی را به یک مسیر خاص هدایت و از پراکندگی آنها جلوگیری می‌ کند.

در این رابطه، فیبر نوری یک نمونه است که یک لوله شیشه ای است که امواج الکترومغناطیسی در امتداد آن هدایت می شود. از آنجایی که روکش بیرونی لوله دارای ضریب شکست کمتری نسبت به مرکز لوله است، نوری که سعی در پخش شدن دارد به جای آن به داخل لوله خم شده و پرتو را در طول آن حفظ می کند.

آزمایش های اولیه، یک موجبر هوایی به طول حدود ۷۰ سانتی متر با استفاده از چهار رشته ایجاد کرد. برای افزایش مقیاس آزمایش، محققان به رشته‌ های بیشتری و یک تونل بسیار طولانی‌تر که بتواند نور خود را بتاباند، نیاز داشتند. از این رو، یک راهرو طولانی در مرکز تحقیقات انرژی دانشگاه مریلند، تغییر یافت تا امکان انتشار ایمن لیزرهای پرتودهی شده از طریق سوراخ در دیوار آزمایشگاه را فراهم کند. بنابراین، نقاط ورودی راهرو مسدود و سطوح براق پوشانده شد و پرده های جاذب لیزر مستقر شدند.

در نهایت، این تیم قادر به ایجاد یک موجبری با قابلیت عبور از یک راهروی ۴۵ متری شد. در انتهای موجبر، پالس لیزر در مرکز حدود ۲۰ درصد نور را حفظ کرده بود که در غیر این صورت بدون یک موجبر از بین می رفت.

در آزمایشگاه، این تیم همچنین یک موجبر هوایی کوتاه‌تر ۸ متری را برای اندازه ‌گیری فرآیندهایی که در راهرو رخ می ‌داد، بررسی کرد. این آزمایش ‌های کوتاه‌تر توانستند ۶۰ درصد نوری را که از بین می ‌رفت، حفظ کنند.

آزمایش ها نشان داد که موجبر بسیار زودگذر است و تنها صدم ثانیه دوام می آورد. با این حال، برای هدایت چیزی که با سرعت نور حرکت می کند، آن زمان کافی است. این تحقیق نشان می دهد که در کجا می توان بهبودها را انجام داد. برای مثال، راندمان هدایت و طول بالاتر باید منجر به از دست رفتن نور حتی کمتری شود.

به گزارش سیناپرس، میلچبرگ در پایان می ‌گوید: دستیابی به مقیاس ۵۰ متری برای موجبرهای هوایی، به معنای واقعی کلمه مسیر را برای موجبرهای طولانی‌تر و کاربردهای بسیاری روشن می‌ کند.

شرح کامل این تحقیق در مجله تخصصی Physical Review X منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه

No tags for this post.