Помните потрясающие устройства, фигурирующие во многих фантастических романах, которые создают "из ничего" необходимые вещи или копируют вложенные. Так вот, первый шаг к их созданию сделан.
В конце ушедшего века физикам с помощью сверхглубокого охлаждения удалось получит особое состояние вещества, предсказанное еще в двадцатые годы — "конденсат Бозе — Эйнштейна". В таком состоянии все атомы ведут себя как один "сверхатом", то есть находятся в одном и том же, самом нижнем энергетическом состоянии, и потому имеют одни и те же квантовые характеристики.
Да, но спросите вы, причём здесь умножение вещества? Ответ прост, умножить атомы означает увеличить их число во сколько-то раз. И в эксперименте группы американских ученых число атомов в пучке, проходящем через установку, было увеличено примерно в тридцать раз.
Как работает "умножитель атомов"? Подобно лазеру. В нем тоже есть "резервуар", поставляющий проходящему пучку — только не квантов, а атомов — дополнительные атомы для его "умножения". В данном случае этим "резервуаром", а также источником исходного атомного пучка, является магнитная ловушка, где находится облако атомов натрия в состоянии конденсата Бозе — Эйнштейна..
Оказалось, что такой конденсат обладает и другими необычными особенностями. Если сквозь него пропустить два лазерных луча со слегка разными энергиями и направлениями, то атомы, первоначально находившиеся в покое, поглощают фотон более высокоэнергетичного луча, а потом излучают фотон, соответствующий менее энергетичному лучу. Разница энергий идет на придание атому определенной скорости по направлению, совпадающему с равнодействующей направлений обоих пучков. Иными словами, под воздействием двух лазерных пучков все атомы конденсата приобретают одну и ту же — небольшую — энергию и начинают медленно двигаться, продолжая оставаться в одном и том же квантовом состоянии, или, как говорят, оставаясь "когерентными" (согласованными). Атомный пучок готов.
Исследователи выпускали его из магнитной ловушки небольшими порциями в другую магнитную ловушку с таким же натриевым конденсатом, атомы которого предварительно получали энергетическую "подкачку" точно так же, как специальные атомы в активной среде лазера. При прохождении пучка атомы второго конденсата вынужденно переходили из возбужденного состояния в промежуточное, излучая меньше энергии, чем поглотили, а за счет остатка энергии приобретали ту же скорость и в том же направлении, что атомы вошедшего пучка. Более того, они оказывались в том же квантовом состоянии, или, как говорят, приобретали ту же "фазу", то есть становились "когерентными" с ними. Присоединяясь к входящему пучку, они умножали его интенсивность (число атомов в нем), не меняя ни его когерентности, ни одного из других его исходных свойств. Важно, что усиленный пучок атомов действительно согласован, то есть когерентен.
Пока налицо только выдающийся экспериментальный результат — реальное умножение атомов, вернее захват атомов из резервуара и придание им характеристик, совпадающих с проходящим через резервуар потоком. Но ведь это лишь начало...