Superudstråling

Superradiance - i atomfysik - er en kooperativ stråling, der opstår som et resultat af spontan generering og styrkelse af korrelationer af oprindeligt uafhængige atomer med en omvendt population af det øvre energiniveau. I astrofysik er fænomenet forstærkning af en bølge reflekteret fra et roterende sort hul.

I atomfysik

Mekanismen for superstråling

Overvej stoffets atomer med to energiniveauer. Lad os antage, at atomer overføres til energiniveauet. Hvis dette tal er mindre end tærskelværdien , så er der ingen superradians, og almindelige spontane overgange til en tilstand med energi med en karakteristisk tid forekommer . I dette tilfælde er strålingsintensiteten , hvor er strålingsintensiteten af et isoleret atom, er strålingsfrekvensen. Når fænomenet superradiance opstår. Strålingen bliver skarpt anisotropisk og er en kort kraftig superstrålingsimpuls med varighed og intensitet , der udsendes efter tid . Fænomenet superradians forklares ved, at der opstår en sammenhæng mellem forskellige atomers faser og amplituder, og ved superradians udstråler alle atomer i et stof som én stor dipol. I legemer med dimensioner meget større end strålingsbølgelængden har betingelserne for implementeringen af superradiansfænomenet formen: , hvor n er tætheden af exciterede atomer. $E_2$ $N_2$ $N_{c}$ $E_1$ $\tau_{0}$ $I\ca. NI_{0}$ $I_{0}=\hbar \omega _{0}/\tau _{0}$ $\omega _{0}=(E_{2}-E_{1})/\hbar$ $N_{2}>N_{c}$ $\tau _{c}={\frac {\tau _{0}}{N}}$ $I\ca. N^{2}I_{0}$ $t_{0}\approx \tau _{s}\ln N$ $\tau _{s}={\frac {\tau _{0}}{\phi )),\phi ={\frac {nLc^{2}}{\omega _{0}^{2}}} \gg 1$

Historie

Muligheden for superstråling blev først forudsagt af den amerikanske fysiker R. Dicke i 1954. Dette fænomen blev først opdaget i 1973. Hydrogenfluorid HF blev brugt som det udstrålende legeme. Til pumpning blev der anvendt stråling fra en laser med en bølgelængde på 2,5 μm. Varigheden af superradianspulsen var 100 ns.

I astrofysik

I astrofysik er superstråling fænomenet forstærkning af bølger , der falder ind på et roterende sort hul . For første gang blev fænomenet bølgeforstærkning ved roterende sorte huller forudsagt af Ya. B. Zeldovich [1]

Forklaring

Fænomenet superradiance i astrofysik forklares ved samspillet mellem en indfaldende bølge med et roterende sort hul. Som et resultat af denne interaktion ændres massen, vinkelmomentet og den elektriske ladning af det roterende sorte hul. I nogle tilfælde er et fald i massen af det sorte hul muligt, og på grund af dette har bølgen spredt af det sorte hul mere energi end det indfaldende. Denne effekt ligner effekten af bølgeforstærkning ved at rotere absorberende legemer. [2] ;

Noter

↑ Zel'dovich Ya. B. Generering af bølger af et roterende legeme // JETP-bogstaver . - 1971. - T. 14, nr. 1. - S. 270-272.
↑ Novikov, 1986 , s. 158.

Litteratur

Dicke RH , Phys . Rev. 1954 bind. 93. S. 99.
Skribanowitz N., Hermann IP, MacGillivray MS, Feld MS // Phys. Rev. Lett. 1973 bind. 30. S. 309.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // ZhETF . 1984. T. 87. S. 1565.
Fine V. M. Fotoner og ikke-lineære medier. M.: Sov. radio, 1972. 472 s.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // Izv. universiteter. Radiofysik. 1986. T. 29. S. 1095.
Ginzburg N.S., Zotova I.V., Konoplev I.V. et al. // JETP Lett . 1996. V. 63. S. 322.
V. K. Voronov, A. V. Podplelov. Moderne fysik: lærebog. — M.: KomKniga, 2005. — 512 s. ISBN 5-484-00058-0 , kap. 1. Ikke-lineær optik, s. 1.3 Ikke-stationære effekter, s. 1.3.1 Superradiance, s. 26-31.
VV Zheleznyakov Hvad er superradiance. (utilgængeligt link) Soros Educational Journal , 1997, n.a. 4, s. 52-57;
Novikov I.D. , Frolov V.P. Fysik af sorte huller. — M .: Nauka, 1986. — 328 s.