Supraradiante

Superradianța - în fizica atomică - este o radiație cooperantă care apare ca urmare a generării spontane și a întăririi corelațiilor atomilor inițial independenți cu o populație inversă a nivelului energetic superior. În astrofizică, fenomenul de amplificare a unei unde reflectate de o gaură neagră rotativă.

În fizica atomică

Mecanismul superradiantei

Luați în considerare atomii materiei cu două niveluri de energie. Să presupunem că atomii sunt transferați la nivelul de energie. Dacă acest număr este mai mic decât valoarea de prag , atunci nu există supraradianță și au loc tranziții spontane obișnuite la o stare cu energie cu un timp caracteristic . În acest caz, intensitatea radiației este , unde este intensitatea radiației unui atom izolat, este frecvența radiației. Când apare fenomenul de supraradiante. Radiația devine puternic anizotropă și este un impuls scurt de superradianță puternic, cu durata și intensitatea emise în timp . Fenomenul de superradianță se explică prin faptul că apare o corelație între fazele și amplitudinile diferiților atomi, iar în cazul supraradianței, toți atomii unei substanțe radiază ca un dipol mare. În corpurile cu dimensiuni mult mai mari decât lungimea de undă a radiației, condițiile de implementare a fenomenului de supraradianță au forma: , unde n este densitatea atomilor excitați. $E_2$ $N_2$ $N_{c}$ $E_1$ $\tau_{0}$ $I\aproximativ NI_{0}$ $I_{0}=\hbar \omega _{0}/\tau _{0}$ $\omega _{0}=(E_{2}-E_{1})/\hbar$ $N_{2}>N_{c}$ $\tau _{c}={\frac {\tau _{0}}{N}}$ $I\aproximativ N^{2}I_{0}$ $t_{0}\aproximativ \tau _{s}\ln N$ $\tau _{s}={\frac {\tau _{0}}{\phi )),\phi ={\frac {nLc^{2}}{\omega _{0}^{2}}} \gg 1$

Istorie

Posibilitatea supraradiantei a fost prezisă pentru prima dată de fizicianul american R. Dicke în 1954. Acest fenomen a fost descoperit pentru prima dată în 1973. Fluorura de hidrogen HF a fost folosită ca corp radiant. Pentru pompare s-a folosit radiația de la un laser cu o lungime de undă de 2,5 μm. Durata impulsului de superradiance a fost de 100 ns.

În astrofizică

În astrofizică, supraradianța este fenomenul de amplificare a undelor incidente pe o gaură neagră rotativă. Pentru prima dată, fenomenul de amplificare a undelor prin rotirea găurilor negre a fost prezis de Ya. B. Zeldovich [1]

Explicație

Fenomenul de supraradianta in astrofizica este explicat prin interactiunea unei unde incidente cu o gaura neagra rotativa. Ca rezultat al acestei interacțiuni, masa, momentul unghiular și sarcina electrică a găurii negre în rotație se modifică. În unele cazuri, este posibilă o scădere a masei găurii negre, iar din această cauză, unda împrăștiată de gaura neagră are mai multă energie decât cea incidentă. Acest efect este similar cu efectul de amplificare a undelor prin rotația corpurilor absorbante. [2] ;

Note

↑ Zel'dovich Ya. B. Generarea undelor de către un corp rotativ // Scrisori JETP . - 1971. - T. 14, nr. 1. - S. 270-272.
↑ Novikov, 1986 , p. 158.

Literatură

Dicke RH , Phys . Rev. 1954 Vol. 93. P. 99.
Skribanowitz N., Hermann IP, MacGillivray MS, Feld MS // Phys. Rev. Lett. 1973 Vol. 30. P. 309.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // ZhETF . 1984. T. 87. S. 1565.
Fine V. M. Fotoni și medii neliniare. M.: Sov. radio, 1972. 472 p.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // Izv. universități. Radiofizica. 1986. T. 29. S. 1095.
Ginzburg N. S., Zotova I. V., Konoplev I. V. și colab. // JETP Lett . 1996. V. 63. S. 322.
V. K. Voronov, A. V. Podplelov. Fizică modernă: manual. — M.: KomKniga, 2005. — 512 p. ISBN 5-484-00058-0 , cap. 1. Optica neliniară, p. 1.3 Efecte nestaționare, p. 1.3.1 Superradianță, p. 26-31.
VV Zheleznyakov Ce este superradianța. (link indisponibil) Soros Educational Journal , 1997, n.a. 4, p. 52-57;
Novikov I.D. , Frolov V.P. Fizica găurilor negre. — M .: Nauka, 1986. — 328 p.