Разработан новый подход для однократной характеристики ультракоротких лазерных импульсов на свободных электронах

Ученые из Шанхайского института перспективных исследований (SARI) Китайской академии наук предложили и подтвердили новый подход к однократной характеристике ультракоротких лазерных импульсов на свободных электронах, основанный на собственной спектральной интерферометрии. Их инновационный подход, опубликованный в журнале Physical Review Letters, предлагает многообещающее решение проблем сверхбыстрых научных экспериментов. Был использован эффект подтягивания частоты как способ вызвать спектральный сдвиг. Этот позволило генерировать как сверхбыстрый импульс излучения, так и опорный импульс из одного и того же электронного пучка, что обеспечило самопривязку спектральной интерферометрии импульса излучения. С помощью установки мягкого рентгеновского лазера на свободных электронах продемонстрировано, что этот подход может точно восстановить полную спектрально-временную информацию аттосекундных рентгеновских импульсов с частотой ошибок восстановления менее 6%.

Создание вихрей в сверхтекучей жидкости из света

Используя специальную комбинацию лазерных лучей в качестве очень быстрой мешалки, физики RIKEN создали множество вихрей в квантовой фотонной системе и отследили их эволюцию. Эту систему можно использовать для изучения новой экзотической физики, связанной с возникновением квантовых состояний из вихревой материи. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters. Команда создала специальную лазерную мешалку, объединив обычный лазерный луч с лучом, имеющим форму пончика. Частоты двух лучей немного отличались, и эта разность частот соответствовала частоте, необходимой для вращения поляритонов. Используя этот луч, исследователи могли контролировать их скорость и направление вращения, а также создавать вихри по своему желанию. Показано, что чем быстрее вращение, тем больше вихрей можно захватить вблизи оси вращения.

Обнаружена новая фаза сверхгорячего льда высокой плотности

Планеты Уран и Нептун представляют собой богатые водой газовые гиганты. На них экстремальное давление в 2 миллиона раз превышает давление в атмосфере Земли. Они также горячи, как поверхность Солнца. В этих условиях вода демонстрирует экзотические фазы льда высокой плотности. Используя мощные лазеры для воспроизведения необходимых экстремальных условий, физики впервые наблюдали одну из этих фаз, получившую название «Лед XIX» (Ice XIX). Они измерили структуру Ice XIX с помощью прибора «Материя в экстремальных условиях» в Linac Coherent Light Source, новаторской рентгеновской лазерной установке, чтобы показать, что атомы кислорода упаковываются в объемно-центрированную кубическую структуру, в то время как атомы водорода движутся свободно, как жидкость, резко увеличивающая проводимость. Их статья была опубликована в журнале Scientific Reports.

Сверхбыстрая динамика многих тел в пикосекундном масштабе в ультрахолодном атомном изоляторе Мотта с ридберговским возбуждением

Исследовательская группа под руководством профессора Кенджи Омори из Института молекулярных наук Национального института естественных наук использует искусственный кристалл из 30 000 атомов, выстроенных в кубическую решетку с шагом 0,5 микрона, охлажденный до температуры, близкой к абсолютному нулю. Манипулируя атомами с помощью специального лазерного света, который мигает в течение 10 пикосекунд, им удалось выполнить квантовое моделирование магнитных материалов. Результаты были опубликованы в Интернете в журнале Physical Review Letters.

Спектроскопия высоких гармоник динамики рассеяния низкоэнергетических электронов в жидкостях

Международная группа исследователей из Института структуры и динамики материи Макса Планка (MPSD) в Гамбурге и ETH Цюриха продемонстрировала, что можно исследовать динамику электронов в жидкостях с помощью интенсивных лазерных полей и определить длину свободного пробега электронов — среднее расстояние, которое может пройти электрон до столкновения с другой частицей. Обнаружено, что механизм, с помощью которого жидкости излучают определенный световой спектр, известный как спектр высоких гармоник, заметно отличается от механизма в других фазах вещества, таких как газы и твердые тела. Результаты команды открывают дверь к более глубокому пониманию сверхбыстрой динамики в жидкостях.

Спин-оптический лазер атомного масштаба

Исследователи из Израильского технологического института Технион разработали когерентный и управляемый спин-оптический лазер на основе одного атомного слоя. Это открытие стало возможным благодаря когерентным спин-зависимым взаимодействиям между одним атомным слоем и латерально ограниченной фотонной спиновой решеткой, последняя из которых поддерживает высокодобротные состояния спиновой долины посредством фотонного спинового расщепления связанного состояния в континууме типа Рашбы.

Одночастичная фотоакустическая колебательная спектроскопия с использованием оптических микрорезонаторов

Продемонстрировано измерение в реальном времени собственных колебаний отдельных мезоскопических частиц с использованием оптических микрорезонаторов. Была предложена новая колебательная спектроскопия, заключающаяся в использовании короткого лазерного импульса для нагрева частицы и возбуждения ее колебаний. С помощью этой технологии продемонстрировано биомеханическое снятие отпечатков пальцев видов и жизненных состояний микроорганизмов на уровне одной клетки. Обнаружено, что собственные частоты микробных клеток одного и того же вида группируются, образуя уникальные отпечатки пальцев из-за четко определенной и стабильной морфологии определенных биологических видов.

Разработан широкополосный гребенчатый лазер с частотной модуляцией на квантовых точках

В статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, группа ученых под руководством профессора Джона Бауэрса из Института энергоэффективности Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, США, разработала частотно-модулированную (FM) гребенку на основе усовершенствованного лазера на квантовых точках (КТ). Правильная конструкция лазерного резонатора обеспечивает рекордную оптическую полосу пропускания 3 дБ на частоте 2,2 ТГц в телекоммуникационном O-диапазоне.

Разработан двухдоменный фотон-фононный лазер

Разработан двухдоменный фотон-фононный лазер, который продемонстрировал одновременный процесс генерации фотонов и фононов. Двухдоменный лазер имеет множество применений в качестве оптического и акустического пинцета для проведения механических измерений для генерации микроволн и выполнения квантовой обработки. Демонстрации показали, что стоксова оптическая акустическая волна является побочным продуктом фононного лазера. Пороговая мощность накачки фотонного лазера составляла 180 мВт. При увеличении мощности накачки до 308 мВт заработал и фононный лазер. Отчет опубликован в Science Advances.

Гидродинамическая спин-орбитальная связь в асинхронных микророторах с оптическим приводом

Группа ученых разработала систему, которая воспроизводит движение естественных явлений, таких как ураганы и водоросли, с помощью лазерных лучей и вращения микроскопических роторов. Прорыв, о котором сообщается в журнале Nature Communications, открывает новые способы воспроизведения живой материи в клеточном масштабе.