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
Nicu Alifantis, artistul care s-a „încăpățânat” să creeze muzică, nu zgomot: „Cântecele mele sunt copiii mei”
Nicu Alifantis, artistul care s-a „încăpățânat” să creeze muzică, nu zgomot: „Cântecele mele sunt copiii mei”
Stratul de gheață al Groenlandei se crapă mai repede ca niciodată
Stratul de gheață al Groenlandei se crapă mai repede ca niciodată
Directorul Google DeepMind vrea reguli globale pentru Inteligența Artificială
Directorul Google DeepMind vrea reguli globale pentru Inteligența Artificială
Cum să-ți liniștești pisica, simplu și ușor, înainte să pleci de acasă?
Cum să-ți liniștești pisica, simplu și ușor, înainte să pleci de acasă?
Un bărbat de 66 de ani trăiește cu un rinichi de porc modificat genetic. Este al doilea pacient din lume!
Un bărbat de 66 de ani trăiește cu un rinichi de porc modificat genetic. Este al doilea pacient din lume!
Invenţia sa „a deschis calea” pentru diversele echipamente electronice ce urmau să apară. A primit chiar şi Premiul Nobel
Invenţia sa „a deschis calea” pentru diversele echipamente electronice ce urmau să apară. A primit chiar şi Premiul ...
Beneficiile Inteligenței Artificiale ar putea să nu fie tocmai echitabile, a recunoscut șeful OpenAI
Beneficiile Inteligenței Artificiale ar putea să nu fie tocmai echitabile, a recunoscut șeful OpenAI
Țigările electronice, interzise în locurile publice din Hong Kong
Țigările electronice, interzise în locurile publice din Hong Kong
Frig extrem în România, până joi, 13 februarie. Temperaturile coboară până la -17 grade
Frig extrem în România, până joi, 13 februarie. Temperaturile coboară până la -17 grade
China a înregistrat un record negativ la căsătorii, iar numărul divorțurilor a crescut
China a înregistrat un record negativ la căsătorii, iar numărul divorțurilor a crescut
Muzica devine din ce în ce mai puțin complexă în timp. Dar de ce?
Muzica devine din ce în ce mai puțin complexă în timp. Dar de ce?
Piese de joc de strategie militară, folosite de soldații romani, au fost descoperite în Turcia
Piese de joc de strategie militară, folosite de soldații romani, au fost descoperite în Turcia
O insectă mică, dar cu un apetit mare, transformă deșeurile în îngrășământ
O insectă mică, dar cu un apetit mare, transformă deșeurile în îngrășământ
De ce antibioticele pot eșua chiar și împotriva bacteriilor care nu sunt rezistente?
De ce antibioticele pot eșua chiar și împotriva bacteriilor care nu sunt rezistente?
Oamenii de știință au descoperit rezervoare gigantice de magmă sub vulcani adormiți
Oamenii de știință au descoperit rezervoare gigantice de magmă sub vulcani adormiți
Gravurile antice relevă un comportament cognitiv și simbolic avansat în rândul strămoșilor noștri
Gravurile antice relevă un comportament cognitiv și simbolic avansat în rândul strămoșilor noștri
Cel mai scump muzeu din lume. Investiții de aproape 3 miliarde de euro
Cel mai scump muzeu din lume. Investiții de aproape 3 miliarde de euro
Muzeul Ermitaj din Sankt Petersburg, o odisee atemporală. O legiune de peste 70 de pisici îl păzește de rozătoare
Muzeul Ermitaj din Sankt Petersburg, o odisee atemporală. O legiune de peste 70 de pisici îl păzește de rozătoare