Budućnost je tu: Naučnici su dokučili kako proizvesti moćne lasere od zvuka

Tim fizičara napravio je značajan korak prema kreiranju moćnijih lasera koristeći zvuk umjesto svjetlosti, što bi moglo imati širok spektar praktičnih primjena.

Laseri, iako fascinantni, nisu prisutni na Zemlji dugo – prvi put su stvoreni 1960-ih. Prema objašnjenju NASA-e, "laseri proizvode usku zraku svjetlosti gdje svi svjetlosni talasi imaju slične talasne dužine, a kreću se u fazi, zbog čega su laserske zrake veoma uske, sjajne i mogu biti fokusirane u izuzetno malu tačku."

Iako se zvuk i svjetlost razlikuju – na primjer, zvuk se širi samo kroz medijume kao što su tečnosti i čvrste materije – fizičari su radili na stvaranju zvučnih lasera manipulacijom fonona. Fononi, slični fotonima koji čine svjetlosne zrake, su nedjeljive kvantne čestice koje sačinjavaju zvučne talase. Ovi fononi nastaju iz kolektivnog kretanja triliona atoma, slično kao što se "talas" u stadionu formira pokretom hiljada navijača.

Profesor Andrew N. Cleland sa Univerziteta u Čikagu objasnio je 2023. godine kako fononi, originalno zamišljeni za objašnjavanje toplinskih kapaciteta čvrstih materijala, slijede iste kvantne mehaničke zakone kao fotoni. Iako je tehnologija za generisanje i detekciju pojedinačnih fonona zaostajala za fotonima, novi eksperiment pokazuje obećavajuće rezultate.

U ovom istraživanju, naučnici su koristili mikrosferu od silicijum-oksida, koju su suspendovali pomoću snopa svjetlosti. Ova sfera vibrirala je, proizvodeći unutrašnji zvuk visokog tona, kao i zvukove izvan ljudskog sluha. Manipulacijom vibracija mikrosfere uz pomoć naizmjeničnog električnog polja, istraživači su uspjeli pojačati zvučne talase i do hiljadu puta na određenim frekvencijama.

Ovaj eksperiment, iako izveden u vakuumu radi preciznijeg mjerenja zvučnih talasa, predstavlja važan korak ka stvaranju zvučnih lasera koji bi mogli imati široku primjenu, od mapiranja okeana do naprednih tehnika medicinskog snimanja.

Studija je objavljena u časopisu eLight, a naučnici zaključuju da je ovaj rad ključan za kontrolu i primjenu nelinearnih fononskih lasera u budućim tehnološkim dostignućima poput fononskih senzora i ultrazvučne medicinske dijagnostike, piše IFLScience.