Нидерландские физики построили установку, в которой происходит непрерывная загрузка и поддержка конденсата Бозе — Эйнштейна в течение неограниченно долгого времени. Она служит материальноволновым аналогом активной среды лазера с непрозрачными зеркалами. Это значит, что в будущем на ее основе можно будет создать непрерывный атомный лазер, испускающий луч когерентной материи.

Исследование опубликовано в Nature.

Лазеры можно отнести к одному из самых важных изобретений, сделанных в физике. Воздействие лазерного света на вещество отличается согласованностью всех фотонов (физики называют ее когерентностью), что позволяет получить качественно новый результат. При этом различают импульсные и непрерывные лазеры.

Первые полезны тогда, когда всю энергию лазера нужно сконцентрировать в как можно более короткую вспышку, чтобы получить наибольшую интенсивность. Вторые же используются в ситуациях, где требуется стабильность и узкие спектральные линии, например, в сенсорах или атомных часах.

Такой успех побудил ученых воспроизвести те же физические принципы и на других типах волн. Хоть и не сразу, но им удалось создать звуковые лазеры — сазеры. В некотором роде материальноволновым аналогом лазерного луча можно также считать конденсат Бозе — Эйнштейна. Как и в случае с фотонами, частицы в конденсате занимают одно и то же состояние и обладают когерентностью. Принципиальная разница между ними в том, что частицы в конденсате (атомы или квазичастицы), как правило, обладают массой, из-за чего конденсат обычно изучают в состоянии покоя, в отличие от лазерного луча, летящего со световой скоростью.

Традиционно конденсат создают в результате единовременного охлаждения и пленения атомного газа в ловушках, после чего тот постепенно рассеивается. При желании конденсат можно хорошенько разогнать, тогда он будет по-настоящему похож на летящий лазерный импульсу. Однако для нужд атомной интерферометрии было бы полезно создать непрерывный материальноволновой когерентный луч из бозе-конденсата, но пока никто не смог этого добиться, хотя физики активно над этим работают. Для достижения цели им нужно решить две задачи: своевременно пополнять луч холодными атомами, а также поддерживать его когерентность.

Первыми с этим справились нидерландские физики под руководством Флориана Шрека (Florian Schreck) из Амстердамского университета.