Исследователи Казанского федерального университета, Института прикладной физики РАН и Техасского университета A&M разработали метод управления высокочастотным гамма-излучением с использованием акустических волн низкой частоты. Авторы смогли с помощью акустических колебаний сделать железо прозрачным для гамма-лучей.

Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters.

Возможность управлять свойствами пучка гамма-излучения появилась после того, как исследователи обнаружили эффект акустически индуцированной прозрачности резонансной среды для гамма-излучения. В результате него спектр линии поглощения превращается в гребенчатую структуру, которая состоит из сателлитных линий, отстоящих от основной линии на частоту акустического поля.

Теперь российские исследователи решили попробовать управлять свойствами гамма-излучения с помощью акустического поля. Для это они использовали гамма-кванты с энергией 14,4 кэВ, которые выделяются при распаде возбужденного состояния ядра железа-57.

«Воздействуя на поглотитель, содержащий ядра Fe-57, с помощью пьезоэлектрического преобразователя удалось добиться того, чтобы оптически плотный поглотитель стал прозрачным для резонансных гамма-лучей. Поглотитель был закреплен на пьезопреобразователь, который вибрировал с определенной частотой и амплитудой. При амплитуде колебаний, соответствующей индексу модуляции 2,4, поглощение фотонов с энергией 14,4 кэВ подавлялось в 148 раз», — рассказывает один из исследователей, руководитель лаборатории мессбауэровской спектроскопии Института физики КФУ Фарит Вагизов.

Найденный эффект позволяет контролировать прохождение резонансного гамма-излучения через различные среды. Авторы также показали, что с помощью низкочастотного (~10–40 МГц) акустического возбуждения можно управлять процессом прохождения через резонансную среду электромагнитного излучения с частотой более 10¹³ МГц.

По словам авторов работы, эффект может оказаться полезным для управления генерируемым излучением на современных синхротронных источниках и рентгеновских лазерах, а также для создания перспективных квантовых вычислительных устройств.