Выполнен прямой эксперимент по определению квантовой эффективности флуоресцентного цезиевого фильтра.Произведена запись спектров флуоресценции атомов цезия при возбуждении верхних состояний второго резонансного дублета излучением цезиевой лампы Бела-Блюма.Наблюдалось появление дополнительных фотонов флуоресценции при добавлении в кюветы с цезием различных инертных газов.Установлено, что флуоресцентный фильтр на парах атомов цезия с добавлением в рабочую ячейку гелия является рекордсменом по квантовой эффективности и быстродействию среди всех известных флуоресцентных фильтров на парах атомов щелочных металлов.
Выполнен прямой эксперимент по определению квантовой эффективности флуоресцентного цезиевого фильтра.Произведена запись спектров флуоресценции атомов цезия при возбуждении верхних состояний второго резонансного дублета излучением цезиевой лампы Бела-Блюма.Наблюдалось появление дополнительных фотонов флуоресценции при добавлении в кюветы с цезием различных инертных газов.Установлено, что флуоресцентный фильтр на парах атомов цезия с добавлением в рабочую ячейку гелия является рекордсменом по квантовой эффективности и быстродействию среди всех известных флуоресцентных фильтров на парах атомов щелочных металлов.
Техника формирования лазерной опорной звезды (ЛОЗ) является неотъемлемым элементом адаптивной оптической системы наземного телескопа. Основным ограничением натриевых ЛОЗ, сформированных на основе резонансной флуоресценции мезосферных атомов натрия, является их низкая яркость. Для оценки возможности создания ЛОЗ на основе флуоресценции других металлов в мезосфере рассчитана эффективность схем возбуждения атомов калия и никеля с учетом содержания соответствующих видов атомов в мезосфере. Вычислен относительный обратный поток флуоресценции для переходов атомов калия и никеля. Проведено сравнение с результатами для атомов натрия. Полученные данные могут быть использованы при создании систем адаптивной оптики с искусственными опорными источниками для наземных телескопов и разработке мезосферных лидаров. A laser guide star is an essential part of the adaptive optics system of a ground-based optical telescope. The main limitation of sodium laser guide stars, formed on the basis of the resonant fluorescence of mesospheric sodium atoms, is the low brightness of the LGS. To estimate a possibility of creating LGS based on the fluorescence of other metals in the mesosphere, the efficiency of excitation schemes for atoms of potassium and nickel are calculated. The relative backscattering flux of fluorescence for transitions of potassium and nickel atoms is calculated taking into account the content of the atoms in the mesosphere and the transmission of the atmosphere. The comparison with the results for sodium atoms is made. Our results can be used for the development of adaptive optics systems with artificial reference sources for ground-based telescopes and mesospheric lidars.
Техника формирования лазерной опорной звезды (ЛОЗ) является неотъемлемым элементом адаптивной оптической системы наземного телескопа. Основным ограничением натриевых ЛОЗ, сформированных на основе резонансной флуоресценции мезосферных атомов натрия, является их низкая яркость. Для оценки возможности создания ЛОЗ на основе флуоресценции других металлов в мезосфере рассчитана эффективность схем возбуждения атомов железа с учетом содержания соответствующих видов атомов в мезосфере. Вычислен относительный обратный поток флуоресценции для переходов атомов железа. Проведено сравнение с результатами для атомов калия, никеля и натрия. Полученные данные могут быть использованы при создании систем адаптивной оптики с искусственными опорными источниками для наземных телескопов и разработке мезосферных лидаров. A laser guide star is an essential part of the adaptive optics system of a ground-based optical telescope. The main limitation of sodium laser guide stars, formed on the basis of the resonant fluorescence of mesospheric sodium atoms, is the low brightness of the LGS. To estimate a possibility of creating LGS based on the fluorescence of other metals in the mesosphere, the efficiency of excitation schemes for atoms of iron are calculated. The relative backscattering flux of fluorescence for transitions of iron atoms is calculated taking into account the content of the atoms in the mesosphere and the transmission of the atmosphere. The comparison with the results for sodium, nickel, and potassium atoms is made. Our results can be used for the development of adaptive optics systems with artificial reference sources for ground-based telescopes and mesospheric lidars.
Работа посвящена методике изучения явления квантовой запутанности в курсе квантовой механики для студентов специальности "физика". Показано, что студентам университетов важно знать о квантовой запутанности, являющейся ключевой частью квантовой механики, поскольку она необходима для понимания различных трактовок квантовой механики и будущих технологий, связанных с этой областью. Эксперименты, проведенные на интерферометре Маха-Цендера, являются одним из множества экспериментов, которые убедили физиков в том, что квантовая механика не может быть описана с точки зрения классической механики. В случае изучаемого явления фотон не следует по одной определенной траектории, а должен описываться в терминах квантовой суперпозиции множества траекторий. Предлагается изучение феномена квантовой запутанности после освоения таких тем, как постулаты квантовой механики, уравнение Шредингера, принцип суперпозиции, проблема измерения, а также после решения известных традиционных задач, касающихся квазиклассического случая. Эти темы создают необходимый фон и мотивацию для понимания концепции запутанности и её последствий для квантовых систем. В качестве экспериментальной техники предлагается демонстрация работы самого простого интерферометра Маха-Цендера, изготовленного фирмой LD Didactic GmbH. Для компьютерной демонстрации изучаемого явления используется система компьютерной алгебры Mathematica и продукты фирмы Wolfram. В результате этого становится возможным наглядно показать, что квантовые частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, и, таким образом, используемый интерферометр является мощным инструментом для выявления фундаментальной природы квантовой механики.
Построена теория эффекта фотонного увлечения двумерного газа дипольных экситонов. Эффект изучен как в нормальной фазе экситонного газа, так и в режиме бозе-эйнштейновского конденсата. Показано, что в нормальной фазе плотность потока экситонов, увлекаемых светом, может иметь резонансное поведение как функция частоты света в случае, если частота фотона близка к энергии перехода между уровнями дискретного спектра экситона. Теория эффекта увлечения экситонного конденсата строится на основе модели Боголюбова для слабонеидеального бозе-газа. Анализ отклика бозе-конденсата на воздействие света показывает, что возможны два типа процессов возбуждения бозе-частиц из конденсата в состояние с ненулевым неправленым значением импульса центра масс. Первый процесс обусловлен прямым поглощением фотона с переходом экситона из конденсата в надконденсатное состояние с ненулевым импульсом (с возбуждением внутренней степени свободы). Такие процессы на энергетической диаграмме практически вертикальны и дают резонансное поведение потока экситонов как функции частоты, аналогично случаю нормальной фазы экситонного газа. Вторые процессы являются непрямыми на энергетической диаграмме и сопровождаются испусканием боголюбовского возбуждения, при переходе индивидуального экситона в надконденсатное состояние. Испускание боголюбовской квазичастицы является прямым требованием законов сохранения: квант колебаний плотности конденсата уносит импульс, необходимый для осуществления непрямого перехода с участием фотона. Таким образом, коллективные возбуждения конденсата играют роль «третьего тела» для непрямых переходов. При этом оба перехода – прямой и непрямой – описываются одним – первым – порядком теории возмущений. Расчет показывает, что непрямые переходы приводят к квантованию (ступенчатому поведению) потока экситонов как функции частоты света, при этом каждая «ступенька» соответствует возбуждению внутренней степени свободы экситона. При частоте света, превосходящей потенциал ионизации индивидуального экситона, в системе индуцируется электрической ток, обусловленный распадом экситона на электрон и дырку. Показано, что по частотному поведению фотоиндуцированного электрического тока возможно детектировать фазовое состояние экситонного газа, в том числе, определять наличие в системе экситонного конденсата.
Проведено численное моделирование спектров возбуждения резонансной флуоресценции, связанных динамическим взаимодействием двух различных двухуровневых наночастиц. Рассматривалось возбуждение одной из частиц монохроматическим светом с частотой, близкой к частоте собственного перехода этой частицы, при интенсивности облучения, приводящего к малой заселенности ее возбуждаемого состояния. Использован формализм описания резонансной флуоресценции методом Гайтлера--Ма применительно к полной составной системе из отмеченной пары частиц и квантованного поля излучения. Полученные выражения для спектра возбуждения отражают учет поглощения фотона флуоресценции без отнесения его к излучению какой-либо одной из частиц. Выражения для спектров возбуждения при учете такого поглощении фотона флуоресценции, которое позволяет отнести его к излучению той или иной из частиц, получены на основе решения модифицированной системы уравнений метода Гайтлера--Ма, которая отражает сложение не интерферирующих амплитуд состояний поля излучения каждой частицы. Установлено, что форма спектров возбуждения стационарной резонансной флуоресценции рассматриваемых частиц определяется формой соответствующих спектров интенсивности спонтанной флуоресценции этих частиц. Ключевые слова: математическое моделирование, взаимодействующие двухуровневые наночастицы, резонансная флуоресценция, спектр возбуждения.
Представлены результаты эксперимента по двухфотонному возбуждению экситонных состояний в криокристаллах криптона пятой гармоникой лазерного излучения на длине волны 209 нм. Показано, что двухфотонный механизм возбуждения позволяет получить концентрацию свободных экситонов с энергией возбуждения около 8.4 эВ на уровне 10 см при интенсивности излучения в фокусе ≈ 10 Вт/см. Наблюдаемая широкая линия фотолюминисценции, возникающая при релаксации возбужденных экситонных состояний, покрывает низкоэнергетический изомерный ядерный переход 3/2 (8.4 эВ) → 5/2 (0.0) в Th. Приведены аналитические оценки, показывающие, что двухфотонная лазерная генерация экситонных состояний в кристаллах благородных газов может быть использована как новая методика возбуждения ядерного изомерного состояния тория при интенсивности накачки около 10 Вт/см.