Когда вы шепчете в одной из галерей собора Святого Павла, звук настолько легко распространяется вокруг купола, что посетители в любой точке его окружения могут расслышать. Это поразительное явление было названо эффектом «шепчущей галереи» — так происходит, когда волна может почти идеально перемещаться вокруг структуры. Исследователи из Геттингенского университета в настоящее время используют этот эффект для управления светом электронного микроскопа. Результаты опубликованы в журнале Nature.
В своих экспериментах исследователи осветили маленькие стеклянные сферы лазером, улавливая свет в так называемом «оптическом режиме шепчущей галереи». Как и в случае с акустикой, световая волна движется в этих сферах почти без затухания. Затем в своем электронном микроскопе исследователи пропустили пучок электронов вблизи края сферы. Измеряя распределение скоростей электронов, они обнаружили, что электроны и световое поле обменивались большим количеством энергии.
По словам первого автора исследования, сила взаимодействия возникает из двух вкладов: во-первых, эффект шепчущей галереи позволяет хранить свет и использовать время для создания более сильной волны. Во-вторых, электроны бегут с той же скоростью, что и световая волна на стеклянной сфере. В ходе исследования физики обнаружили, что отдельные электроны улавливали или отдавали энергию сотням фотонов — элементарным частицам светового поля.
Помимо фундаментального интереса к этому явлению, исследователи считают, что их результаты имеют значительное влияние на будущее. Они исследуют способы, с помощью которых свет может добавить функциональность в электронную микроскопию. Ведь теперь можно использовать свет, чтобы направлять пучок электронов в пространстве и времени. Улучшение взаимодействия свободных электронов и фотонов может в конечном итоге привести к совершенно новым квантовым технологиям для наноразмерного зондирования и микроскопии.
Читать еще:
Под Новосибирском нашли гибридного клеща — самого опасного для человека.