Oglindă atomică
În fizică, o oglindă atomică este un dispozitiv care reflectă atomi neutri într-un mod similar cu modul în care o oglindă convențională reflectă lumina vizibilă. Oglinzile atomice pot fi realizate prin utilizarea câmpurilor electrice sau câmpurilor magnetice,[1] unde câmpurile electromagnetice[2] interacționează cu momentele dipolare ale atomilor neutri. De asemenea, oglinzile atomice pot fi realizate din plăcuțe de siliciu; în acest caz, atomii sunt reflectați prin forțele de atracție ale interacțiunii van der Waals, un fenomen cunoscut sub numele de reflexia cuantică).[3][4][5] Această reflexie este eficientă atunci când componenta normală a vectorului de undă al atomilor este mică sau comparabilă cu adâncimea efectivă a potențialului de atracție, care reprezintă aproximativ distanța la care potențialul devine comparabil cu energia cinetică a atomului. Pentru a reduce componenta normală, majoritatea oglinzilor atomice sunt proiectate pentru incidența tangențială.
La incidența tangențială, eficiența reflexiei cuantice poate fi îmbunătățită prin utilizarea unei suprafețe acoperite cu creste (oglindă crestată).[6][7][8]
Setul de creste înguste reduce forța de atracție van der Waals exercitată asupra atomilor de către suprafață și îmbunătățește reflexia. Fiecare creastă blochează o parte din frontul de undă al atomilor, cauzând difracția Fresnel.[8]
O astfel de oglindă poate fi explicată prin intermediul efectului Zeno cuantic.[7] În acest context, se poate interpreta că atomii sunt „măsurați” la fiecare creastă, iar măsurările frecvente (creste îndeaproape distanțate) suprimă tranziția particulei către regiunea absorbantă, determinând astfel o reflexia speculară. La o separație mare între crestele subțiri, reflectivitatea oglinzii crestate este determinată de un parametru adimensional, unde este numărul de undă și este θ unghiul de incidență. Această reflectivitate nu depinde de faza inițială a undei, ceea ce face ca oglinzile crestate să fie eficiente pentru reflexia atomilor.
Aplicații
[modificare | modificare sursă]- Interferometria atomică
Note
[modificare | modificare sursă]- ^ H. Merimeche (). „Atomic beam focusing with a curved magnetic mirror”. Journal of Physics B(d). 39 (18): 3723–3731. Bibcode:2006JPhB...39.3723M. doi:10.1088/0953-4075/39/18/002.
- ^ V. I. Balykin; V. S. Letokhov (). „Quantum-State-Selective Mirror Reflection of Atoms by Laser Light”. Physical Review Letters. 60 (21): 2137–2140. Bibcode:1988PhRvL..60.2137B. doi:10.1103/PhysRevLett.60.2137. PMID 10038269.
- ^ H. Friedrich; G. Jacoby, C. G. Meister (). „quantum reflection by Casimir–van der Waals potential tails”. Physical Review A(d). 65 (3): 032902. Bibcode:2002PhRvA..65c2902F. doi:10.1103/PhysRevA.65.032902.
- ^ F. Shimizu (). „Specular Reflection of Very Slow Metastable Neon Atoms from a Solid Surface”. Physical Review Letters. 86 (6): 987–990. Bibcode:2001PhRvL..86..987S. doi:10.1103/PhysRevLett.86.987. PMID 11177991.
- ^ H. Oberst; Y. Tashiro; K. Shimizu; F. Shimizu (). „Quantum reflection of He* on silicon”. Physical Review A(d). 71 (5): 052901. Bibcode:2005PhRvA..71e2901O. doi:10.1103/PhysRevA.71.052901.
- ^ F. Shimizu; J. Fujita (). „Giant Quantum Reflection of Neon Atoms from a Ridged Silicon Surface”. Journal of the Physical Society of Japan(d). 71 (1): 5–8. Bibcode:2002JPSJ...71....5S. doi:10.1143/JPSJ.71.5.
- ^ a b D. Kouznetsov; H. Oberst (). „Reflection of Waves from a Ridged Surface and the Zeno Effect”. Optical Review(d). 12 (5): 1605–1623. Bibcode:2005OptRv..12..363K. doi:10.1007/s10043-005-0363-9.
- ^ a b H. Oberst; D. Kouznetsov; K. Shimizu; J. Fujita; F. Shimizu (). „Fresnel Diffraction Mirror for an Atomic Wave” (PDF). Physical Review Letters. 94 (1): 013203. Bibcode:2005PhRvL..94a3203O. doi:10.1103/PhysRevLett.94.013203. PMID 15698079.