Superstrålning

Superstrålning - i atomfysik - är en kooperativ strålning som uppstår som ett resultat av spontan generering och förstärkning av korrelationer av initialt oberoende atomer med en omvänd population av den övre energinivån. Inom astrofysik, fenomenet förstärkning av en våg som reflekteras från ett roterande svart hål.

I atomfysik

Mekanismen för superstrålning

Betrakta materiens atomer med två energinivåer. Låt oss anta att atomer överförs till energinivån. Om detta nummer är mindre än tröskelvärdet , så finns det ingen superradians, och vanliga spontana övergångar till ett tillstånd med energi med en karakteristisk tid inträffar . I detta fall är strålningsintensiteten , där är strålningsintensiteten för en isolerad atom, är strålningsfrekvensen. När fenomenet superstrålning inträffar. Strålningen blir skarpt anisotropisk och är en kort kraftfull superradianspuls med varaktighet och intensitet som sänds ut efter tid . Fenomenet superstrålning förklaras av att det uppstår en korrelation mellan olika atomers faser och amplituder och vid superstrålning strålar alla atomer i ett ämne som en stor dipol. I kroppar med dimensioner som är mycket större än strålningsvåglängden har villkoren för implementeringen av superstrålningsfenomenet formen: , där n är densiteten av exciterade atomer. $E_2$ $N_2$ $N_{c}$ $E_1$ $\tau_{0}$ $I\ungefär NI_{0}$ $I_{0}=\hbar \omega _{0}/\tau _{0}$ $\omega _{0}=(E_{2}-E_{1})/\hbar$ $N_{2}>N_{c}$ $\tau _{c}={\frac {\tau _{0}}{N}}$ $I\ungefär N^{2}I_{0}$ $t_{0}\approx \tau _{s}\ln N$ $\tau _{s}={\frac {\tau _{0}}{\phi )),\phi ={\frac {nLc^{2}}{\omega _{0}^{2}}} \gg 1$

Historik

Möjligheten av superstrålning förutspåddes först av den amerikanske fysikern R. Dicke 1954. Detta fenomen upptäcktes första gången 1973. Fluorväte HF användes som strålningskropp. För pumpning användes strålning från en laser med en våglängd på 2,5 μm. Superradianspulsens varaktighet var 100 ns.

Inom astrofysik

Inom astrofysik är superstrålning fenomenet förstärkning av vågor som faller på ett roterande svart hål . För första gången förutspåddes fenomenet vågförstärkning genom roterande svarta hål av Ya. B. Zeldovich [1]

Förklaring

Fenomenet superstrålning i astrofysik förklaras av interaktionen mellan en infallande våg och ett roterande svart hål. Som ett resultat av denna interaktion förändras massan, rörelsemängden och elektriska laddningen hos det roterande svarta hålet. I vissa fall är en minskning av massan av det svarta hålet möjlig, och på grund av detta har vågen som sprids av det svarta hålet mer energi än den infallande. Denna effekt liknar effekten av vågförstärkning genom att rotera absorberande kroppar. [2] ;

Anteckningar

↑ Zel'dovich Ya. B. Generering av vågor av en roterande kropp // JETP-bokstäver . - 1971. - T. 14, nr 1. - S. 270-272.
↑ Novikov, 1986 , sid. 158.

Litteratur

Dicke RH , Phys . Varv. 1954 vol. 93. s. 99.
Skribanowitz N., Hermann IP, MacGillivray MS, Feld MS // Phys. Varv. Lett. 1973 vol. 30. s. 309.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // ZhETF . 1984. T. 87. S. 1565.
Fina V. M. Fotoner och icke-linjära medier. M.: Sov. radio, 1972. 472 sid.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // Izv. universitet. Radiofysik. 1986. T. 29. S. 1095.
Ginzburg N.S., Zotova I.V., Konoplev I.V. et al. // JETP Lett . 1996. V. 63. S. 322.
V. K. Voronov, A. V. Podplelov. Modern fysik: lärobok. — M.: KomKniga, 2005. — 512 sid. ISBN 5-484-00058-0 , kap. 1. Icke-linjär optik, s. 1.3 Ickestationära effekter, s. 1.3.1 Superradiance, sid. 26-31.
VV Zheleznyakov Vad är superradiance. (ej tillgänglig länk) Soros Educational Journal , 1997, n.a. 4, sid. 52-57;
Novikov I.D. , Frolov V.P. Svarta håls fysik. — M .: Nauka, 1986. — 328 sid.