นิวเคลียสของเหล็กสามารถทำให้โปร่งใสต่อรังสีแกมมาซึ่งปกติแล้วพวกมันจะดูดซับโดยใช้เทคนิคใหม่ที่เรียกว่า “ความโปร่งใสที่เกิดจากเสียง” (AIT) ความสำเร็จนี้ทำได้โดยนักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาและรัสเซีย ซึ่งทำให้ตัวดูดซับเหล็ก Mössbauer สั่นสะเทือนโดยใช้ตัวแปลงสัญญาณแบบเพียโซอิเล็กทริก นักวิจัยเชื่อว่าผลกระทบนี้สามารถช่วยในการควบคุมการแผ่รังสีจากนิวเคลียส
ทำให้สามารถสร้างนาฬิกาอะตอมและอุปกรณ์
ออปติคัลควอนตัมอื่นๆ ได้แม่นยำยิ่งขึ้น เทคนิคนี้ยังสามารถใช้เพื่อชะลอการเคลื่อนตัวของรังสีแกมมาผ่านวัสดุได้อีกด้วยผลกระทบใหม่นี้ชวนให้นึกถึงความโปร่งใสที่เกิดจากแม่เหล็กไฟฟ้า (EIT) ซึ่งเกี่ยวข้องกับแสงที่ความถี่แสงที่ต่ำกว่ารังสีแกมมามาก โดยทั่วไปแล้ว EIT ทำได้โดยการใช้แสงที่ความถี่หนึ่งเพื่อควบคุมระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอมในลักษณะที่ส่งผลต่อความสามารถในการโต้ตอบกับแสงที่ความถี่อื่น EIT ถูกนำมาใช้ในการผลิตแสงสเปกตรัมบริสุทธิ์ในเลเซอร์และมาตรฐานความถี่ในนาฬิกาอะตอม แต่บางทีการใช้ EIT ที่น่าทึ่งที่สุดคือการทำให้แสงหยุดนิ่งชั่วคราวในตัวกลางก่อนที่จะปล่อยแสงอีกครั้ง
นักฟิสิกส์ต้องการผลักดัน EIT ไปที่ความถี่โฟตอนที่สูงขึ้น แต่สิ่งนี้พิสูจน์ได้ยากมากเพราะเกี่ยวข้องกับการใช้สถานะอิเล็กทรอนิกส์ที่มีพลังงานสูงซึ่งสลายตัวอย่างรวดเร็วและให้แสงที่ความถี่โฟตอนที่กำหนดไว้ไม่ดี Olga Kocharovskayaจากมหาวิทยาลัย Texas A&M อธิบาย “มันยากมากที่อิเล็กตรอนจะอยู่ในสถานะตื่นเต้นอย่างมาก “มันต้องการเข้าสู่สภาวะปกติ ดังนั้นจึงมีกลไกในการผ่อนคลายหลายอย่าง”
ทรานสิชั่นที่คมชัดสุดๆวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้
ประการหนึ่งอยู่ที่การใช้รังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสของอะตอม Kocharovskaya กล่าวว่า “การเปลี่ยนผ่านของนิวเคลียร์สามารถคมชัดอย่างยิ่ง” Kocharovskaya กล่าว “นิวเคลียสในสถานะตื่นเต้นอาจมีชีวิตอยู่หลายร้อยปีตามหลักการ – และการเปลี่ยน linewidth ที่แคบมากเหล่านี้สามารถใช้ได้แม้ที่อุณหภูมิห้อง” อย่างไรก็ตาม เธอกล่าวว่ายังมีความท้าทายอยู่มากเช่นกัน “ในปัจจุบันนี้ไม่มีแหล่งกำเนิดโฟตอนรังสีแกมมาที่สว่างแบบสเปกตรัม และไม่มีองค์ประกอบทางแสง เช่น เส้นหน่วงเวลา สวิตช์ กระจก หรือเลนส์ในการจัดการและควบคุมโฟตอนรังสีแกมมาเหล่านี้” .
กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มได้พยายามพัฒนารูปแบบต่างๆ ของ EIT ที่ทำงานในพื้นที่เอ็กซ์เรย์และรังสีแกมมาแบบแข็งของสเปกตรัม ตัวอย่างเช่น ในปี 2555 Ralf Röhlsbergerและเพื่อนร่วมงานที่ DESY ในเมืองฮัมบูร์ก ประเทศเยอรมนี ได้วางชั้นเหล็ก-57 หนา 2 นาโนเมตร 2 ชั้นไว้ในโพรงที่รองรับคลื่นนิ่งเอ็กซ์เรย์ พวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงการดูดซึมธาตุเหล็กของโฟตอน 14.4 keV ตกกระทบโดยปัจจัยสี่ขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาวางชั้นแรกหรือชั้นที่สองที่โหนดของคลื่นนิ่ง อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครประสบความสำเร็จในการส่งสัญญาณที่ใกล้สมบูรณ์ผ่านตัวกลางที่ดูดซับได้
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์และเพื่อนร่วมงานของ Texas A&M และเพื่อนร่วมงานที่สถาบันฟิสิกส์ประยุกต์ของ Russian Academy of Sciencesใน Nizhny Novgorod และ Kazan Federal University ได้สร้าง AIT ซึ่งอาศัยการอนุรักษ์โมเมนตัม Iron-57 มีการเปลี่ยนสถานะทางนิวเคลียร์ที่ 14.4 keV ซึ่งหมายความว่านิวเคลียสสามารถดูดซับโฟตอนด้วยพลังงานนี้แล้วปล่อยออกมาใหม่ อย่างไรก็ตาม เมื่อนิวเคลียสดูดซับโฟตอนรังสีแกมมา จะต้องหดตัวเล็กน้อย พลังงานจากโฟตอนจำเป็นต้องขับเคลื่อนการหดตัว ซึ่งหมายความว่าการดูดกลืนต้องเกี่ยวข้องกับโฟตอนที่มีพลังงาน (ความถี่) สูงกว่าการกระตุ้นด้วยนิวเคลียร์เพียงอย่างเดียวเล็กน้อย ตรงกันข้ามเกิดขึ้นเมื่อโฟตอนถูกปล่อยออกมา – โฟตอนมีพลังงานต่ำกว่าพลังงานกระตุ้นเล็กน้อย
Mössbauer effectถ้านิวเคลียสมีอิสระในการเคลื่อนที่
พลังงานที่ไม่ตรงกันนี้หมายความว่าโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากนิวเคลียสของเหล็ก-57 หนึ่งไม่สามารถดูดซับโดยนิวเคลียสของเหล็ก-57 อีกตัวหนึ่งได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อนิวเคลียสถูกผูกมัดในโครงตาข่ายแข็ง การหดตัวนั้นน้อยมาก ดังนั้นจึงเกิดการดูดซับได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Mössbauer และใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาคุณสมบัติของของแข็ง
เมื่อนิวเคลียสในของแข็งแกว่งไปมา – เนื่องจากตัวอย่างถูกสั่นสะเทือนทางกลไก หรือโดยคลื่นเสียง หรือแม้แต่การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ผลกระทบของดอปเปลอร์จะทำให้การดูดกลืนคลื่นความถี่สูงขึ้นและต่ำลง ผลที่ได้คือโครงสร้างคล้ายหวีของเส้นดูดกลืนแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่ความถี่การดูดกลืน อย่างไรก็ตาม น่าแปลกที่ภายใต้เงื่อนไขบางประการ Kocharovskaya และเพื่อนร่วมงานได้คำนวณว่าจุดศูนย์กลางควรหายไปทั้งหมด ส่งผลให้วัสดุโปร่งใสอย่างสมบูรณ์ต่อรังสีแกมมาที่ความถี่การดูดกลืน
นักฟิสิกส์สร้างเทคนิคแสงสโลว์ใหม่สิ่งนี้ได้รับการทดสอบโดยFarit Vagizovทั้งที่ Texas A&M University และ Kazan Federal University เขาใช้โฟตอนรังสีแกมมา 14.4 keV จากการสลายตัวของนิวเคลียสของเหล็ก -57 ที่ถูกกระตุ้นไปยังสภาพพื้นดิน พวกเขาใช้วัสดุชนิดเดียวกันในการดูดซับโฟตอน โดยติดฟิล์มเหล็กบนทรานสดิวเซอร์เพียโซอิเล็กทริกแบบสั่น พวกเขาพบว่าเมื่อพวกเขาสั่นตัวดูดซับที่ความถี่ที่เหมาะสม การดูดกลืนโฟตอน 14.4 keV ถูกระงับโดยปัจจัย 148
สถานะตื่นเต้นของธาตุเหล็ก-57 มีอายุการใช้งานเพียง 100 ns แต่ตอนนี้นักวิจัยตั้งใจที่จะศึกษาสถานะตื่นเต้นที่มีอายุยืนยาวและมีการศึกษาน้อยกว่า เช่น scandium-45 ซึ่งมีอายุการใช้งานประมาณ 1 วินาที “ในช่วงเวลานี้ โฟตอนจะถูกเก็บไว้ในสภาวะตื่นเต้น” Kocharovskaya อธิบาย ซึ่งอาจพบแอปพลิเคชันในหน่วยความจำควอนตัมและการสื่อสารควอนตัม
Röhlsberger สงสัยว่างานวิจัยนี้จะ “ค่อนข้างขมวดคิ้ว” “มีคนในสาขานี้ที่ทำงานด้วยแผนการที่ซับซ้อนกว่านี้ และสิ่งนี้เรียบง่ายอย่างน่าทึ่งและสามารถค้นพบได้เมื่อนานมาแล้ว” เขากล่าว “ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนในการตั้งค่า ดังนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่แหล่งกำเนิดซิงโครตรอนสมัยใหม่และเลเซอร์เอ็กซ์เรย์ ฉันสามารถจินตนาการได้ว่าสิ่งนี้อาจมีผลกระทบ เนื่องจากคุณสามารถปรับเปลี่ยนการส่งสัญญาณจากตัวอย่างหนาหนึ่งถึงศูนย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ”
Credit : mypercu.net ondrejsury.net ottawahomebuilders.net pandorajewellerybuy.org percepcionsonora.com
