Резонаторы, использующие в своих целях так называемый эффект шепчущей галереи (whispering gallery mode, WGM), уже используются некоторое время для создания микролазеров, датчиков, оптических переключателей, маршрутизаторов и т.п. Эти крошечные устройства используют явление, подобное акустическому эффекту, возникающему в круглых помещениях, таких, как некоторые соборы, музеи и художественные галереи. Распространение, отражение, наложение и фокусировка звуковых волн в таких помещениях позволяет четко услышать на его одной стороне то, что было произнесено шепотом на противоположной стороне. Подобный эффект может наблюдаться и по отношению к электромагнитным волнам оптического диапазона. Когда свет запускается внутрь и храниться внутри активного сферического резонатора, на этот резонатор можно оказать дополнительное воздействие, что превратит его в источник монохроматического когерентного излучения, в лазер, другими словами.
Архив рубрики: Наука
Ученые создали концепцию расширяющегося под внешним давлением метаматериала
Метаматериалами называют не встречающиеся в природе объекты, свойства которых обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно синтезированной периодической структурой. Из исходной природной матрицы внедрением различных периодических структур ученые могут конструировать метаматериалы с заданными свойствами: размером структур, формой, периодом повторения структур в матрице. Синтезированные метаматериалы проявляют физические свойства, сложно достижимые технологически либо не встречающиеся в природе. Так, метаматериалы могут обладать такими необычными свойствами, как отрицательный показатель преломления. Из такого материала можно создать маскировочную «умную» одежду, поскольку он способен скрывать трехмерные объекты. Немецкие ученые спроектировали структуру, которая при повышении внешнего давления не сжимается, а увеличивается в размерах.
Как распадается наш мир: что говорит фундаментальная наука?
Почему большинство частиц распадаются на другие? Физика частиц нашла уже целую гору вроде бы элементарных частиц, и их может быть ещё больше. Но большинство из этих частиц не лежат спокойно на полу в ожидании, пока мы их подметём. Нам нужно было построить особые аппараты, такие, как Большой адронный коллайдер, чтобы произвести их, открыть и изучить. Почему? Потому, что большинство из них – за исключением тех, из которых состоим мы сами, и парочки других – разваливаются (распадаются) на другие частицы за малую долю секунды. На самом деле малую – по сравнению с ней миллионная доля секунды кажется вечностью. Некоторые из них выживают в течение всего триллионной от триллионной доли секунды, или даже меньше! В данной статье при помощи неплохих, хотя и несовершенных, аналогий, я собираюсь дать вам пару объяснений по поводу того, почему распад – неизбежная судьба большинства элементарных частиц.
Ученые разработали метаматериал способный скручиваться в ответ на механическое воздействие
Физики создали искусственный материал, который скручивается в ответ на прилагаемое постоянное усилие вдоль одной прямой. Это вещество — механический метаматериал, то есть его свойства определяются в первую очередь структурой, а не свойствами составных частей. Работа с описанием недавно опубликована в известном журнале Science. В стандартной механике сплошных сред кручение не может появляться в результате приложения действующей вдоль линии силы. Сжатие упругого тела в обычной ситуации всегда должно вызывать расширение в перпендикулярных оси сжатия направлениях. Однако исследователям из немецкого Технологического института Карлсруэ и французского Университета Франш-Конте удалось создать нарушающий это правило кристалл. Созданный метаматериал скручивается на более чем 2° за каждый процент укорочения. Этого удалось достичь благодаря точной микроскопической сборке составляющих его частей. В начале физики численно смоделировали материал, чтобы узнать необходимую форму кубической ячейки материала.
Сформированная на пересечении лазерной и резонаторной мод оптическая решетка позволила создать звуковую волну
Иллюстрация: Yudan Guo et al. / Nature, 2021. Американские и британские физики впервые смогли создать звуковую волну в оптической решетке, сформированной на пересечении лазерной и резонаторной мод. Для этого они применили двойную лазерную накачку, а также перевели резонатор в конфокальный режим. Исследование опубликовано в Nature. С начала 80-х годов прошлого века физики задумались над тем, чтобы использовать одни квантовые системы для имитации других. Эта концепция получила название квантовых симуляторов и сегодня активно реализуется различными исследовательскими группами. Такой подход позволяет в контролируемом эксперименте добывать информацию о деталях процессов, которые слишком сложны для прямого вычисления с помощью обычных компьютеров. Одним из самых успешных примеров квантовых симуляций стали ультрахолодные газы, запертые в оптических решетках, чье поведение похоже на поведение твердых тел. С помощью таких систем было воспроизведено множество эффектов, имеющих место в реальных кристаллах.
Многоканальная динамическая рентгеновская визуализация позволила получить новую информацию о процессах плавления
Иллюстрация: Lorenzo Massimi et al. / Physical Review Letters, 2021. Британские и немецкие физики реализовали многоканальную динамическую рентгеновскую визуализацию, которая одновременно позволяет фиксировать затухание, фазовый контраст и темнопольное рассеяние излучения. Они опробовали новую технику на лазерном плавлении алюминиевого порошка и показали, что комбинация методов позволяет извлечь дополнительную информацию об этом процессе. Исследование опубликовано в Physical Review Letters, кратко о нем пишет Physics. Технологии, основанные на послойной лазерной печати, открывают новые возможности для создания трехмерных металлических структур с недостижимой ранее точностью и сложностью. Для контроля процесса спекания внутри образца инженерам требуется динамическая рентгеновская визуализация локальных физических процессов. В последние годы этого удалось добиться благодаря появлению синхротронных установок третьего поколения, позволяющих обеспечить высокую частоту кадров при визуализации.
