Category Archives: Fizika lasera

Dodjeljena je Nobelova nagrada za fiziku za 2018 godinu za otkrića iz fizike lasera

Nobelova nagrada za fiziku 2018. dodijeljena je “za inovativne izume u području laserske fizike” s pola nagrade za Arthura Ashkina “za optičke pincete i njihovu primjenu na biološke sisteme”, a druga polovica za Gérardom Mourou i Donna Stricklandom “za njihovu metodu stvaranja visokosenzitivnih, ultra kratkih optičkih impulsa “.”

Arthur Ashkin izumio je optičke pincete koje mogu zgrabiti čestice, atome, viruse i druge žive ćelije sa svojim laserskim snopovima. Ovaj novi alat omogućio je Ashkin da ostvari stari san naučne fantastike – upotrebu pritiska svjetlosnog zračenja za pomicanje fizičkih objekata. Uspio je pomoću laserskog svjetla da pomjeri male čestica prema centru snopa i da ih zadrži tamo. Tako su izumljene optičke pincete.


Glavni proboj došao je 1987. godine, kada je Ashkin koristio pincete za hvatanje živih bakterija bez da ih ošteti. On je odmah počeo da proučava biološke sisteme
i danas se pincete široko koriste za istraživanje.

Gérard Mourou i Donna Strickland su otvorili put
prema najkraćim i najintenzivnijim laserskim pulsevima koje je ikad stvorilo čovječanstvo. Njihov revolucionarni članak je bio objavljen 1985. i bio je osnova Stricklandove doktorske teze.

Koristeći genijalan pristup, uspjeli su da stvore
ultrakratki laserski puls visokog intenziteta bez uništenja amplificirajučeg materijala.

Prvo su proširili puls lasera na vrijeme kako bi smanjili njegovu maksimalnu snagu, a zatim su ga pojačali
i konačno kompresovali. Ako je puls na vrijeme kompresovan i postao kraći, onda se više svjetla puni
zajedno u istom malom prostoru – intenzitet pulsa
dramatično se povećava.
Strikland i Mourouova nova izmišljena tehnika,
nazvana čirno pulsno pojačanje, CPA, ubrzo postaje standard za sljedeće lasere visokog intenziteta. Njene upotrebe uključuju milione korektivnih operacija očiju koje se vode svake godine koristeći oštre laserske pulseve.
Nebrojena moguća područja primjene još uvijek nisu sva ni istražena, ali i sad ovi izumi nam omogućavaju da istražujemo mikrosvijet u duhu Alfreda Nobela – za najveću korist čovječanstvu.


Nagrada je u vrijednosti od 860 000 eura.

Zanimljivosti su što je nagrada dodijeljena prvoj ženi Donni Struckland nakon 55 godina, a druga zanimljivost je nagrada dodijeljena Arthuru Ashkinu koji ima 96 godina! On je rekao da sumnja da će imati vremena da daje interviju za medije jer je zauzet pripremom objavljivanja novog naučnog članka.

Izvor: Nobel Prize

Nova “Laserska puška” u Kini može tiho da uništi metu na 800 m udaljenosti

Bacaći vatre od Elon Muska su samo igračke u poređenju sa ovom novom laserskom puškom.

Kineski naučnici na Xian institutu za optiku i preciznu mehaniku razvili su potpuno funkcionalan prototip “laserske puške ZKZM-500”.

Kružno oružje od 15 mm upoređuje se sa AK-47 zbog njegove slične težine od 6,6 kg, ali sposobnosti ovog vatrenog oružja zvuče kao nešto iz sci-fi filmova.

Prema istraživačima koji žele ostati anonimni, ZKZM-500 zapaljuje energetski zrak koji nije vidljiv ljudskom oku koji može proći kroz staklo i prouzrokovati “trenutnu karbonizaciju” ljudskog mesa od 800 km daleko.

“Bol će biti izvan izdržljivosti”, rekli istraživači. “[Može] da prođe kroz odjeću u sekundi. Ako je materijal zapaljiv, cijela osoba će biti zapaljena”.

“Niko neće znati odakle je došao napad”, dodao je još jedan anonimni istraživač. “To će izgledati kao nesreća”.

Svaki će koštati 15.000 dolara za proizvodnju u velikoj proizvodnji i mogu pucati 1.000 “snimaka” na jednom punjenju iz litijum-jonske baterije.



Iako jasno ima smrtonosni potencijal, ZKZM-500 ima i “nesmrtonosne” aplikacije.

U slučaju situacije sa talacima može se koristiti za prolaz kroz prozore na mete i privremeno onemogućiti kidnapere dok se druge jedinice kreću da spase zarobljenike.

Takođe se može koristiti i u prikrivenim vojnim operacijama. Zraka je dovoljno snažna da gori kroz rezervoar za gas i zapali skladište goriva na vojnom aerodromu.

Laseri ne mogu ubiti metu sa jednim pucanjem, ali ako su pucali na osobu dovoljno dugo, oružje bi počelo da zapali rupu u njihovom tijelu, presjecajući ih kao hirurški nož.

Antiteroristički odredi u Kineskoj oružanoj policiji će vjerovatno biti prvi koji će testirati ove laserske puške na terenu.

Izvor: Maxim



Fizičari žele pokušati ‘nemoguće’ – pretvaranje svjetla u materiju

E = mc^2 postaje m = E / c^2

Teoretski, trebalo bi biti moguće pretvoriti svjetlo u materiju. U praksi je to dobro – “lakše rečeno nego učinjeno”.

Sada, 84 godina nakon teorizacije procesa, neki istraživači smatraju da će to moći učiniti – i upravo će započeti eksperiment.

To se naziva procesom Breit-Wheeler, a sve to ima veze s E = mc^2.

Proces je prvi put opisan 1934. godine, od strane fizičara pod nazivom Gregory Breit i John A. Wheeler, u časopisu Physical Review.

U svom radu Breit i Wheeler predložili su da, ako sudarite dva fotona – čestice svjetla, sudar će rezultirati pozitronom i elektronom i stvorili bi ste materiju od svjetla.

To nije lako za napraviti. Zapravo, Breit i Wheeler misle da je to nemoguće, ističući da bi bilo beznadno pokušati promatrati formiranje para u laboratorijskim eksperimentima.

Neki naučnici su bili malo optimističniji, ali eksperimentalni setovi zahtijevali su dodatak masivnih visokoenergetskih čestica, a još uvijek nikada nisu viđene u laboratoriju.

U 2014. godini istraživači iz Imperial Collegea London razradili su svoj eksperiment, uklanjajući potrebu za tim visokoučinkovitim česticama. I sada konačno izvode eksperiment.

“To bi bila čista demonstracija Einsteinove poznate jednadžbe koja se odnosi na energiju i masu: E = mc^2, koja nam govori koliko se energije proizvodi kad se materija pretvori u energiju”, objasnio je voditelj istraživanja i profesor fizike Steven Rose.

“Ono što mi radimo je isto ali unazad: pretvaramo energiju fotona u masu, tj. M = E / c^2.”

Eksperimentalna postavka, koju tim zove foton-foton sudar, novi je tip eksperimenta fizike koji uključuje dvije laserske zrake izuzetno velike snage.

Jedna je oko 1000 puta energija fotona koji čine vidljivu svjetlost; druga je oko 1.000.000 milijuna puta energije fotona vidljivog svjetla.

Ovi laseri će se koristiti za stvaranje fotona koji će biti sudareni zajedno. Unutar ciljne komore, elektroni se otpuštaju na ploči od zlata kako bi stvorili snop visokoenergetskih fotona.

Zatim, drugi visokoenergetski laseri upućuju se u sitnu zlatnu cijev koja se zove hohlraum kako bi stvorila toplinsko zračenje.

Fotonska zraka se zatim usmjerava kroz hohlraum, a fotoni iz dva izvora sudaraju. Ako funkcionira, tim će biti u mogućnosti otkriti da su nastali pozitroni iz tih sudara.

Ali oni će morati provjeriti podatke vrlo temeljito kako bi bili sigurni da pozitroni nisu potekli iz drugih pozadinskih procesa. Ali ako to radi, eksperiment neće biti samom sebi svrha nego nam može pomoći da razumijemo svemir malo bolje.

“Kada su Gregory Breit i John Wheeler prvi put predložili mehanizam 1934. godine, upotrijebili su tada novu teoriju interakcije između svjetla i materije poznatu kao kvantna elektrodinamika”, rekao je istraživač Stuart Mangles.

“Dok su svaka druga temeljna predviđanja QED-a eksperimentalno dokazana,” proces dvofotonskog procesa Breit-Wheelera “nikada nije bio vidljiv.”

“Ako sada to možemo pokazati, ponovno ćemo stvoriti proces koji je važan u prvih 100 sekundi svemira i to se također vidi u eksplozijama gama zraka, koje su najveće eksplozije u svemiru i jedna od najvećih neriješenih misterija fizike. “

Možda ipak neće uspjeti – ali to je jedna od divnih stvari o nauci. Ponekad se radi o potresanju stvari kako bi stvorili veličanstvenu zbrku u svemu, vidjevši što ne funkcionira, i to uradili bolje slijedeći put.

Željno čekamo rezultate.

Izvor: sciencedaily.com

Fizičari stvaraju novi oblik svjetlosti. Novo posmatrano optičko stanje može omogućiti stvaranje svjetlosnih mačeva.

Naučnici MIT-a i Harvard univerziteta pokazali su da se fotoni mogu navesti na interakciju – postignuće koja bi moglo otvoriti put ka korištenju fotona u kvantnom računarstvu, ako ne u svjetlosnim mačevima.
Kredit: Christine Daniloff / MIT

Probajte brzi eksperiment: Uzmite dvije baterijske lampice u tamnu sobu i okrenite ih jednu prema drugoj. Možete li primjetiti nešto čudno? Prilično vjerovatan odgovor je ne. To je zato što pojedinačni fotoni koji čine svjetlost ne međudjeluju. Umjesto toga, oni jednostavno prolaze jedni druge, poput indiferentnih duhova u noći.

Međutim, šta ako može učiniti da svjetlosne čestice međudjeluju, da privlače i odbijaju jedne druge poput atoma u običnoj materiji? Jedna izvanredna, mada sci-fi moguća primjena: svjetlosni maćevi- snopovi svjetlosti koji mogu da se povuku i pritisnu jedno na drugo, čineći blistave, epske sukobe. Ili, u većem mogućem scenariju, dva snopa svjetlosti mogu se upotrijebiti i spajati u jedan pojedinačni, svjetlosni tok.

Izgleda da bi takvo optičko ponašanje trebalo da zahtjeva kršenje pravila fizike, ali zapravo su naučnici na MIT-u, Harvard univerzitetu i drugdje pokazali da se fotoni stvarno mogu učiniti da međudjeluju – postignuće koje bi moglo otvoriti put ka korištenju fotona u kvantnom računarstvu, ako ne u svetlosnim mačevima.

U članku objavljenom u časopisu Science, tim pod vodstvom Vladana Vuletića, Lester Wolfa profesora fizike u MIT-u i profesora Mikhaila Lukina sa Univerziteta Harvard, izvještava da je posmatrao grupe od tri fotona koji su u interakciji i, zapravo se spajaju zajedno da formiraju potpuno novu vrstu fotonske materije.

U kontroliranim eksperimentima, istraživači su otkrili da kada sijaju vrlo slabu lasersku zraku kroz gusti oblak ultrakoslojnih rubidijumskih atoma, umjesto da izlaze iz oblaka pojedinačno, slučajno razmaknuti fotoni izlaze zajedno u parovima ili tripletama, sugerišući neku vrstu interakcija – u ovom slučaju, privlačenje – koja se odvija među njima.

Dok fotoni obično nemaju masu i putuju brzinom 300.000 kilometara u sekundi (brzina svjetlosti), istraživači su otkrili da vezani fotoni stvarno dobijaju masu elektrona. Ove nedovršene teške svetlosti su takođe bile relativno spore, putujući oko 100.000 puta sporije od normalnih neinteraktivnih fotona.

Vuletić kaže da rezultati pokazuju da fotoni stvarno mogu da privuku jedan drugog. Ako se mogu napraviti za interakciju na druge načine, fotoni se mogu iskoristiti da izvode izuzetno brze, nevjerovatno složene kvantne račune.

“Interakcija pojedinih fotona je decenijama veoma dugačak”, kaže Vuletić.

Vuletićevi koautori su Qi-Yung Liang, Sergio Cantu i Travis Nicholson iz MIT-a, Lukin i Aditya Venkatramani sa Harvarda, Michael Gullans i Alexey Gorshkov sa Univerziteta Merilend, Jeff Thompson sa Princeton univerziteta i Cheng Ching sa Univerziteta Chicago.

Izvor: www.sciencedaily.com

Da li je postojala Teslina zraka smrti?

Nikola Tesla, hrabar futurist i revolucionarni izumitelj, najpoznatiji je po svojim izumima u elektromagnetizmu. Manje ljudi zna da je tridesetih godina prošlog stoljeća najavio izum tako snažan da bi mogao da prekine sve ratove. William J. Fanning, Jr. vidi Tesline pokuse kao dio veće američke opsjednutosti znanstvenom fantastikom i političkim sukobom.

Teslin koncept – koncentrirana energija koja bi mogla obarati zrakoplove  – nije bila nova. U stvari, piše Fanning, to je bio samo jedan u dugom nizu predloženih zraka smrti o kojima se govorilo 1920-ih i 1930-ih. Iako H.G. Wells je pisao o smrtonosnim toplinskim zrakama 1898., govor o zrakama smrti stvarno se intenzivirao poslije Prvog svjetskog rata kada su ljudi bili umorni od rata koji je ubio više od osam milijuna ljudi i ozlijedio milijune  drugih, javnost je počela fantazirati o oružju sposobnom da završi rat u potpunosti. Uvjereni da je još jedan rat bio neizbježan, piše Fanning, mediji su počeli pokrivati temu kocnepta  ​​„zraka smrti” i javnost se bavila širokom raspravom o opravdanosti takvog oružja.



Iako nitko nije bio sasvim siguran kako bi zrake smrti mogle raditi, činilo se da ima smisla primijeniti novo otkrivene izvore energije, kao što su X-zrake i povezati ih sa električnom energijom. Dugi niz izumitelja i futurista počeo je iznositi svoje koncepte, svaki je bio više fantastičan od drugog; glasine su kružile da velike sile razvijaju svoje zrake smrti. “I pojedinci i vlade povremeno su izviještavali da imaju slično oružje u njihovu posjedu.” – uključujući Nikolu Teslu.

Teslina najava 1934. dogodila se više od sci-fi kontekstu. Ne samo da su znanstvenici poput Jacques Brettmon i Henry Fleur uspješno pokazali izume koji bi mogli ubiti u kratkom roku, ali očigledno su i međunarodne vlade bile ozbiljne o smrtonosnim zrakama. Možda je najpoznatiji izum koji se pojavio iz vladinih potraga za smrtonosnim zrakama bio drugačiji, ali jednako impresivan proboj: radar. Budući da su pojedinci i vlade radili na smrtonosnim zrakama, umjetnici i autori stripova dali su fantastičnu tehnologiju superjunaka i zlikovaca i, kako piše Fanning, ideja je bila jako popularna početkom 1928.



Tesla je upravo u julu 1934. godine ušao u tematiku zraka smrti i karakteristično kada je najavio da je izmislio način slanja koncentriranih čestica kroz zrak. „Smrtonosni snop zraka”, izvijestio je The New York Times, bio bi obrambeno oružje koje može ubiti vojsku od milijun u trenutku i „svaka nacija bi bila sigurna od napada bilo koga.” U pismu svom kolegi Westinghouse nekoliko mjeseci prije objave, Tesla je priznao da je bio „na gubitku vidjeti kako to provesti”, te da projekt vjerojatno nikada neće imati dovoljno sredstva, ali da bi to bilo „rješenje ogromnog problema čovječanstva … kako osigurati mir.” Izumitelj predlagao ideju zraka orijentiranih za mir za sve razine vlasti, ali kako je Drugi svjetski rat postao neizbježan, veliki potencijalni trošak i sumnjiva učinkovitost nikad nisu doveli do njegove realizacije. Tesla je bio šutljiv o svom izumu, a danas je nejasno da li su financiranje, jednostavna logistika, ili političko poslovanje okrenuli ove zraka u stvari od puke naučne fantastike.

Smrtonosni zraci su na kraju izgubili naklonost javnosti, iako se sada lasersko oružje koje može da cilja jako daleko instalira na vojne dronove i čamce, neverovatno snažno energijsko oružje koje je predviđeno od Tesle nikada nije postojalo. Prema navodima vojske SAD – a, ovo bi se moglo promeniti do 2020. godine – samo oko jednog vijeka nakon što je ideja o smrtnom zraku inspirisana Teslom. Ovoga puta, međutim, energetsko usmjereno oružje moglo bi se koristilo za rat, a ne za mir što bi opovrglo Teslinu teoriju da bi, ako dobiju odgovarajuće oružje, države mogle ukinuti potrebu za sukobima.

Izvor: https://daily.jstor.org/nikola-tesla-death-ray-craze/