Szupersugárzás

A szupersugárzás - az atomfizikában - egy kooperatív sugárzás, amely a kezdetben független atomok és a felső energiaszint inverz populációja közötti spontán generálás és korrelációk erősödése eredményeként jön létre. Az asztrofizikában a forgó fekete lyukról visszaverődő hullám felerősítésének jelensége.

Az atomfizikában

A szupersugárzás mechanizmusa

Tekintsük az anyag két energiaszintű atomjait. Tegyük fel, hogy az atomok energiaszintre kerülnek . Ha ez a szám kisebb, mint a küszöbérték , akkor nincs szupersugárzás, és szokásos spontán átmenetek következnek be egy karakterisztikus idejű energiájú állapotba . Ebben az esetben a sugárzás intenzitása , ahol egy izolált atom sugárzási intenzitása, a sugárzási frekvencia. Amikor a szupersugárzás jelensége bekövetkezik. A sugárzás élesen anizotróp lesz, és egy rövid, erőteljes szupersugárzási impulzus, amelynek időtartama és intenzitása idő után bocsát ki . A szupersugárzás jelenségét az magyarázza, hogy a különböző atomok fázisai és amplitúdói között összefüggés keletkezik, szupersugárzás esetén pedig egy anyag összes atomja egy nagy dipólusként sugárzik ki. A sugárzási hullámhossznál jóval nagyobb méretű testekben a szupersugárzási jelenség megvalósításának feltételei a következők: , ahol n a gerjesztett atomok sűrűsége. $E_2$ $N_2$ $N_{c}$ $E_1$ $\tau_{0}$ $I\kb. NI_{0}$ $I_{0}=\hbar \omega _{0}/\tau _{0}$ $\omega _{0}=(E_{2}-E_{1})/\hbar$ $N_{2}>N_{c}$ $\tau _{c}={\frac {\tau _{0}}{N}}$ $I\kb. N^{2}I_{0}$ $t_{0}\approx \tau _{s}\ln N$ $\tau _{s}={\frac {\tau _{0}}{\phi )),\phi ={\frac {nLc^{2}}{\omega _{0}^{2}}} \gg 1$

Történelem

A szupersugárzás lehetőségét először R. Dicke amerikai fizikus jósolta meg 1954-ben. Ezt a jelenséget először 1973-ban fedezték fel. Kisugárzó testként HF-hidrogén-fluoridot használtak. A szivattyúzáshoz 2,5 μm hullámhosszú lézer sugárzását használtuk. A szupersugárzási impulzus időtartama 100 ns volt.

Az asztrofizikában

Az asztrofizikában a szupersugárzás a forgó fekete lyukra beeső hullámok felerősítésének jelensége . Először Ya. B. Zeldovich jósolta meg a forgó fekete lyukak hullámerősödésének jelenségét [1]

Magyarázat

A szupersugárzás jelenségét az asztrofizikában egy beeső hullám és egy forgó fekete lyuk kölcsönhatása magyarázza. Ennek a kölcsönhatásnak a hatására megváltozik a forgó fekete lyuk tömege, szögimpulzusa és elektromos töltése. Egyes esetekben a fekete lyuk tömegének csökkenése lehetséges, és ennek köszönhetően a fekete lyuk által szórt hullám több energiával rendelkezik, mint a beeső. Ez a hatás hasonló a forgó elnyelő testek hullámerősítésének hatásához. [2] ;

Jegyzetek

↑ Zel'dovich Ya. B. Hullámok generálása forgó test által // JETP Letters . - 1971. - T. 14., 1. sz. - S. 270-272.
↑ Novikov, 1986 , p. 158.

Irodalom

Dicke RH , Phys . Fordulat. 1954. évf. 93. 99. o.
Skribanowitz N., Hermann IP, MacGillivray MS, Feld MS // Phys. Fordulat. Lett. 1973. évf. 30. 309. o.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // ZhETF . 1984. T. 87. S. 1565.
Finom V. M. Fotonok és nemlineáris közegek. M.: Szov. rádió, 1972. 472 p.
Zheleznyakov V.V. , Kocharovsky V.V. , Kocharovsky Vl. V. // Izv. egyetemek. Radiofizika. 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 fizika: tankönyv. — M.: KomKniga, 2005. — 512 p. ISBN 5-484-00058-0 , Ch. 1. Nemlineáris optika, 1.3. o. Nemstacionárius effektusok, 1.3.1. 26-31.
VV Zheleznyakov Mi a szupersugárzás. (nem elérhető link) Soros Nevelési Lap , 1997, n.a. 4. o. 52-57.;
Novikov I.D. , Frolov V.P. A fekete lyukak fizikája. — M .: Nauka, 1986. — 328 p.