一組物理學家已經朝著用聲音而不是光製造更強大的激光器邁出了一步，這種激光器除了非常簡潔之外，還有大量的實際用途。
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典型的激光器本身非常酷，而且這些設備實際上在地球上存在的時間並不長，最初是由人類在地球上創造的。20世紀60年代。 “激光器產生窄光束，其中所有光波都具有非常相似的波長。激光器的光波一起傳播，其峰值全部對齊或同相。這就是為什麼激光束非常窄、非常亮，並且可以聚焦成一個非常小的點，”美國宇航局解釋
雖然聲音和光有其差異——例如聲音只能通過液體和固體等介質傳播——但物理學家一直致力於通過操縱聲子來製造聲音激光器。
“與構成光束的光子類似，稱為聲子的不可分割的量子粒子構成了一束聲音。這些粒子是由千萬億個原子的集體運動產生的，就像體育場內的‘體育場波’是由數千名球迷的運動造成的一樣。當你聽一首歌時，你聽到的是這些非常小的量子粒子流，”芝加哥大學普利茲克分子工程創新與企業教授安德魯·N·克萊蘭(Andrew N. Cleland)說。分子工程學院，在 2023 年的一篇文章中解釋對話。
“聲子最初是為了解釋固體的熱容，預計它會遵循與光子相同的量子力學規則。然而，生成和檢測單個聲子的技術卻落後於光子。”
在這項新研究中，科學家們採用了氧化矽（SiO2）微球（一個小球）2）並用光束將其懸掛起來。這使球振動，使其發出內部聲音，例如非常高音調的蜂鳴聲以及超出人類聽覺的聲音。
接下來，他們開始用交變電場操縱振動微球以引起共振，將聲波放大到千倍在這些頻率下。
研究小組在論文中解釋道：“通過對這個懸浮系統應用單色電子注入，所有高階聲子諧波都可以得到巨大的增強，亮度提高了 3 個數量級以上，線寬縮小了 5 個數量級。”
雖然實驗是在真空中進行的，以便更好地測量聲波（限制在微球內部），但該研究朝著創造可用於許多用途的聲波激光器邁出了一步，從利用聲音探索和繪製海洋地圖到先進的醫學成像技術。
研究小組總結道：“這項工作提供了更強、質量更好的相干聲子諧波信號，是控制和利用非線性聲子激光器用於聲子頻率梳、寬帶聲子傳感器和超聲生物醫學診斷等應用的關鍵一步。”
該研究發表在期刊上伊萊特。
[H/T：薩賓·霍森菲爾德]
