Home » Știință » Un laser lansat pe coridorul unei universități a doborât un record uimitor

Un laser lansat pe coridorul unei universități a doborât un record uimitor

Publicat: 24.01.2023

Fizicienii tocmai au creat laserul record limitând un impuls laser auto-focalizat, pe lungimea unui coridor universitar de 45 de metri.

Rezultatele anterioare fiind cu mult sub un metru, acest nou experiment, condus de fizicianul Howard Milchberg, de la Universitatea din Maryland (UMD), SUA, deschide noi soluții pentru limitarea luminii la canalele cunoscute sub numele de ghiduri de undă ale aerului.

O lucrare care descrie cercetarea a fost acceptată în revista Physical Review X și poate fi găsită între timp pe serverul de preprint ArXiv.

La ce folosește laserul record creat de fizicieni?

Laserul record ar putea inspira noi moduri de a realiza comunicații cu laser cu rază lungă de acțiune sau chiar tehnologie avansată de arme bazate pe laser.

„Dacă am fi avut un hol mai lung, rezultatele noastre arată că am fi putut ajusta laserul pentru un ghid de undă mai lung. Dar ajustat ghidul pentru holul pe care îl avem”, spune fizicianul Andrew Tartaro, de la UMD.

Laserele pot fi utile pentru o gamă largă de aplicații, dar razele coerente de lumină bine aranjate trebuie să fie îngrădite și focalizate într-un fel. Lăsat la voia întâmplării, un laser se va împrăștia, pierzându-și puterea și eficacitatea, scrie Science Alert.

O astfel de tehnică de focalizare este ghidul de undă și este exact ceea ce spune și numele său: ghidează undele electromagnetice pe o anumită cale, prevenind împrăștierea lor.

Fibra optică este un exemplu. Aceasta constă dintr-un tub de sticlă de-a lungul căruia sunt direcționate undele electromagnetice. Deoarece învelișul din jurul exteriorului tubului are un indice de refracție mai mic decât centrul tubului, lumina care încearcă să se împrăștie se reflectă înapoi în tub, menținând fasciculul pe lungimea tubului.

Începuturile acestui studiu

În 2014, Milchberg și colegii săi au demonstrat cu succes ceea ce au numit un ghid de undă aerian. În loc să folosească o construcție fizică, cum ar fi un tub, ei au folosit impulsuri laser pentru a ghida lumina laser. Ei au descoperit că laserul pulsat creează o plasmă care încălzește aerul în urma sa, lăsând în urmă o cale de aer cu densitate mai mică.

Este ca fulgerul și tunetul în miniatură: aerul cu densitate mai mică în expansiune creează un sunet asemănător unui mic tunet în urma laserului, creând ceea ce este cunoscut sub numele de filament.

Aerul cu densitate mai mică are un indice de refracție mai mic decât aerul din jurul său, la fel ca învelișul din jurul unui tub de fibră optică. Prin urmare, tragerea acestor filamente într-o configurație specifică care „îngrămădește” un fascicul laser în centrul lor creează efectiv un ghid de undă din aer.

Experimentele inițiale descrise în 2014 au creat un ghid de undă de aer de aproximativ 70 de centimetri lungime, folosind patru filamente. Pentru a extinde experimentul, era nevoie de mai multe filamente și de un tunel mult mai lung, de preferat unul care să nu necesite mutarea echipamentului greu. Prin urmare, un coridor lung de la Centrul de Cercetare Energetică al UMD a fost modificat pentru a permite ca laserul record să se propage în siguranță printr-o gaură din peretele laboratorului.

Pregătirea pentru laserul record

Punctele de intrare în coridor au fost blocate, suprafețele strălucitoare acoperite, iar perdele care absorb laser au fost desfășurate.

„A fost o experiență cu adevărat unică. Există multă muncă în a „trage” cu lasere în afara laboratorului, cu care nu trebuie să te confrunți atunci când ești în laborator: cum ar fi așezarea draperiilor pentru siguranța ochilor. A fost cu siguranță obositor”, spune inginerul Andrew Goffin, prim autor al lucrării.

În cele din urmă, echipa a reușit să creeze un ghid de undă capabil să traverseze un coridor de 45 de metri, însoțit de micile tunete create de „fulgerul” filamentului laser. La sfârșitul ghidului de undă de aer, pulsul laser din centru reținuse aproximativ 20% din lumină, care altfel s-ar fi pierdut.

Înapoi în laborator, echipa a studiat și un ghid de undă de aer mai scurt, de 8 metri, pentru a face măsurători ale proceselor care au avut loc pe hol, unde nu aveau echipament pentru a face acest lucru. Aceste teste mai scurte au putut reține 60% din lumina care s-ar fi pierdut. Micile tunete au fost de asemenea utile: cu cât laserul record era mai energic, cu atât sunetul era mai puternic.

Experimentele au dezvăluit că ghidul de undă este extrem de trecător, durează doar câteva sutimi de secundă. Pentru a ghida ceva care se deplasează cu viteza luminii, totuși, acest timp este suficient.

O tehnologie abia la început

Cercetarea sugerează unde pot fi aduse îmbunătățiri; de exemplu, o eficiență mai mare de ghidare și lungime ar trebui să aibă ca rezultat și mai puțină pierdere de lumină. Echipa dorește, de asemenea, să încerce diferite culori de lumină laser și o rată a pulsului de filament mai rapidă, pentru a vedea dacă pot ghida un fascicul laser continuu.

„Atingerea unei distanțe de 50 de metri pentru ghidurile de undă de aer deschide calea pentru ghiduri de undă și mai lungi și multe aplicații”, spune Milchberg.

„Pe baza noilor lasere pe care urmează să le obținem în curând, avem rețeta de a ne extinde ghidurile la un kilometru și chiar mai mult”, spune el.

Vă recomandăm să citiți și:

A fost creată perna care reduce sforăitul. Cum funcționează?

Inginerii experimentează cu baterii făcute din deșeuri lemnoase

De ce era betonul roman atât de durabil? Cercetătorii au descifrat misterul

O țară va încerca tratamentul cu fascicule de protoni împotriva cancerului de sân

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
O călătorie epică în plin război mondial. De la Paris la București, prin Rusia țaristă
O călătorie epică în plin război mondial. De la Paris la București, prin Rusia țaristă
Utilizatorii de WhatsApp pe Android primesc funcții noi
Utilizatorii de WhatsApp pe Android primesc funcții noi
Care sunt legumele cele mai bune pentru prevenirea cancerului?
Care sunt legumele cele mai bune pentru prevenirea cancerului?
Celine Dion spune că a știut înainte de diagnostic că ceva nu era în regulă cu ea
Celine Dion spune că a știut înainte de diagnostic că ceva nu era în regulă cu ea
Acum 536 de ani începea construirea „Capelei Sixtine a Estului”. Străinii au rămas uimiţi de frumuseţea acestei mănăstiri româneşti
Acum 536 de ani începea construirea „Capelei Sixtine a Estului”. Străinii au rămas uimiţi de frumuseţea acestei ...
Unii angajați au început să-și ia concediu fără să le mai spună șefilor
Unii angajați au început să-și ia concediu fără să le mai spună șefilor
În câți ani crede Elon Musk că Inteligența Artificială va depăși oamenii?
În câți ani crede Elon Musk că Inteligența Artificială va depăși oamenii?
Zeci de oameni au murit până acum în Mexic din cauza căldurii extreme
Zeci de oameni au murit până acum în Mexic din cauza căldurii extreme
Schimbările climatice îngrijorează producătorii de bere și de înghețată
Schimbările climatice îngrijorează producătorii de bere și de înghețată
Croatul Ante Pavelic, întemeietorul și ideologul Ustaše. Politician, avocat, nazist, criminal de război, consilier al lui Juan Peron
Croatul Ante Pavelic, întemeietorul și ideologul Ustaše. Politician, avocat, nazist, criminal de război, consilier al ...
Cum s-au răspândit gândacii „de bucătărie” în toată lumea?
Cum s-au răspândit gândacii „de bucătărie” în toată lumea?
O arahnidă care trăia în urmă cu 300 de milioane ani avea picioare cu spini
O arahnidă care trăia în urmă cu 300 de milioane ani avea picioare cu spini
Curiosul caz al lui Ben Affleck. Un grădinar și două flori: Ben și duo Jen
Curiosul caz al lui Ben Affleck. Un grădinar și două flori: Ben și duo Jen
Jennifer Lopez, una dintre cele mai bine plătite cântărețe. „Oglindești ceea ce lumea îți oglindește ție”
Jennifer Lopez, una dintre cele mai bine plătite cântărețe. „Oglindești ceea ce lumea îți oglindește ție”
Ce se întâmplă atunci când oglinzile sunt îndreptate unele spre altele?
Ce se întâmplă atunci când oglinzile sunt îndreptate unele spre altele?
Boala misterioasă care face ochii să strălucească precum o galaxie
Boala misterioasă care face ochii să strălucească precum o galaxie
Care este diferența dintre Neanderthalieni și Homo sapiens?
Care este diferența dintre Neanderthalieni și Homo sapiens?
Astronomii au găsit o planetă de mărimea Pământului care ar putea susține viața
Astronomii au găsit o planetă de mărimea Pământului care ar putea susține viața