MIT:n tutkijat ovat kehittäneet resonaattoreita, jotka parantavat
Fotonien ja elektronien välinen vuorovaikutuskäytetään monenlaisissa teknologioissa lasereista aurinkopaneeleihin ja LEDeihin. Perinteisen lähestymistavan haittana on, että näiden hiukkasten eri aallonpituuksista johtuen fotonin ja elektronin välinen vuorovaikutus on erittäin heikkoa.
Fyysikot keksivät, kuinka parantaa tätä vuorovaikutusta.He kehittivät erityisen fotonikiteen, joka on piikiekko eristimessä, johon oli syövytetty joukko nanometrin kokoisia reikiä. Teoreettiset laskelmat osoittavat, että suunnatun elektronisäteen avulla tällainen levy voi tuottaa tuhat kertaa vahvempaa Smith-Purcell-säteilyä. Kokeet vahvistivat valon lisääntymisen yli 100-kertaiseksi.
Laitteen toimintaperiaate onliikemäärän siirto elektronista fotonien ryhmään tai päinvastoin. Vaikka perinteiset valon vuorovaikutukset elektronien kanssa perustuvat valon tuottamiseen yhdessä kulmassa, fotonikide on viritetty tuottamaan valoa useissa eri kulmissa.
Koejärjestelyn kaavio. Kuva: Yi Yang et al., Nature
Kokeissa tutkijat ovat osoittaneetsäteilyn satakertainen lisääntyminen käyttämällä elektronisuihkulähteenä uudelleen käytettävää elektronimikroskooppia. He kuitenkin huomauttavat, että mahdollisesti tämä menetelmä voi tarjota paljon suurempia parannuksia käytettäessä erikoislaitteita.
Samaa prosessia voidaan käyttää käänteisestisuunta: resonanssit valoaallot voivat nopeuttaa elektronien liikettä. Tätä voitaisiin mahdollisesti käyttää pienten hiukkaskiihdyttimien rakentamiseen sirulle. Tämä tarkoittaa, että jotkin kokeet, jotka tällä hetkellä vaativat valtavia maanalaisia tunneleita, kuten Large Hadron Collider, voidaan suorittaa perinteisessä laboratoriossa.
Lue lisää:
Roomalaisen betonin kestävyyden salaisuus paljastuu: se voidaan palauttaa
Geneetikot ovat määrittäneet, kuinka ihmisten hedelmöittymisikä on muuttunut 250 000 vuoden aikana
Aurinko avasi vuoden voimakkaimman luokan välähdyksellä
Kannessa: taiteellinen esitys elektronien ja fotonikiteen levyn välisestä vuorovaikutuksesta. Kuva: MIT