Supersäteilyä

Superradianssi - atomifysiikassa - on yhteistoiminnallista säteilyä, joka syntyy alun perin itsenäisten atomien ja ylemmän energiatason käänteispopulaatioiden välisten korrelaatioiden spontaanin syntymisen ja vahvistumisen seurauksena. Astrofysiikassa pyörivästä mustasta aukosta heijastuneen aallon vahvistumisilmiö.

Atomifysiikassa

Supersäteilyn mekanismi

Tarkastellaan aineen atomeja, joilla on kaksi energiatasoa. Oletetaan, että atomit siirtyvät energiatasolle. Jos tämä luku on pienempi kuin kynnysarvo , supersäteilyä ei ole, ja tapahtuu tavallisia spontaaneja siirtymiä tilaan, jossa on energiaa , jolla on ominaisaika . Tässä tapauksessa säteilyn intensiteetti on , missä on eristetyn atomin säteilyintensiteetti, on säteilyn taajuus. Kun supersäteilyn ilmiö tapahtuu. Säteily muuttuu jyrkästi anisotrooppiseksi ja on lyhyt voimakas supersäteilypulssi, jonka kesto ja intensiteetti säteilevät ajan jälkeen . Supersäteilyn ilmiö selittyy sillä, että eri atomien faasien ja amplitudien välille syntyy korrelaatio, ja supersäteilyn tapauksessa aineen kaikki atomit säteilevät yhtenä suurena dipolina. Kappaleissa, joiden mitat ovat paljon suurempia kuin säteilyn aallonpituus, supersäteilyilmiön toteutumisehdot ovat muotoa: , jossa n on virittyneiden atomien tiheys. $E_2$ $N_2$ $N_{c}$ $E_1$ $\tau_{0}$ $I\noin NI_{0}$ $I_{0}=\hbar \omega _{0}/\tau _{0}$ $\omega _{0}=(E_{2}-E_{1})/\hbar$ $N_{2}>N_{c}$ $\tau _{c}={\frac {\tau _{0}}{N}}$ $I\noin N^{2}I_{0}$ $t_{0}\noin \tau _{s}\ln N$ $\tau _{s}={\frac {\tau _{0}}{\phi )),\phi ={\frac {nLc^{2}}{\omega _{0}^{2}}} \gg 1$

Historia

Amerikkalainen fyysikko R. Dicke ennusti ensimmäisen kerran supersäteilyn mahdollisuuden vuonna 1954. Tämä ilmiö havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1973. Säteilevänä kappaleena käytettiin fluorivetyä HF. Pumppaamiseen käytettiin laserin säteilyä, jonka aallonpituus oli 2,5 μm. Superradianssipulssin kesto oli 100 ns.

Astrofysiikassa

Astrofysiikassa supersäteily on ilmiö, jossa voimistuvat aallot , jotka osuvat pyörivään mustaan aukkoon . Ya. B. Zeldovich ennusti ensimmäistä kertaa pyörivien mustien aukkojen aiheuttaman aallon vahvistumisen ilmiön [1]

Selitys

Supersäteilyn ilmiö astrofysiikassa selittyy tulevan aallon vuorovaikutuksella pyörivän mustan aukon kanssa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena pyörivän mustan aukon massa, kulmamomentti ja sähkövaraus muuttuvat. Joissakin tapauksissa mustan aukon massan pieneneminen on mahdollista, ja tästä johtuen mustan aukon hajottamalla aallolla on enemmän energiaa kuin tulevalla. Tämä vaikutus on samanlainen kuin pyörivien absorboivien kappaleiden aallonvahvistuksen vaikutus. [2] ;

Muistiinpanot

↑ Zel'dovich Ya. B. Aaltojen generointi pyörivän kappaleen avulla // JETP Letters . - 1971. - T. 14, nro 1. - S. 270-272.
↑ Novikov, 1986 , s. 158.

Kirjallisuus

Dicke RH , Phys . Rev. 1954 Voi. 93. s. 99.
Skribanowitz N., Hermann IP, MacGillivray MS, Feld MS // Phys. Rev. Lett. 1973 Voi. 30. s. 309.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // ZhETF . 1984. T. 87. S. 1565.
Hieno V. M. Fotonit ja epälineaariset mediat. M.: Sov. radio, 1972. 472 s.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // Izv. yliopistot. Radiofysiikka. 1986. T. 29. S. 1095.
Ginzburg N. S., Zotova I. V., Konoplev I. V. et ai. // JETP Lett . 1996. V. 63. S. 322.
V. K. Voronov, A. V. Podplelov. Moderni fysiikka: oppikirja. — M.: KomKniga, 2005. — 512 s. ISBN 5-484-00058-0 , Ch. 1. Epälineaarinen optiikka, s. 1.3 Epästationaariset efektit, s. 1.3.1 Superradiance, s. 26-31.
VV Zheleznyakov Mikä on supersäteily. (linkki ei saatavilla) Soros Educational Journal , 1997, n.a. 4, s. 52-57;
Novikov I.D. , Frolov V.P. Mustien aukkojen fysiikka. - M .: Nauka, 1986. - 328 s.