Физики обнаружили возникновение терагерцевого излучения в жидкостях — Naked Science
6 минут
Редакция

Физики обнаружили возникновение терагерцевого излучения в жидкостях

Прежде генерация такого излучения в жидкой среде считалась невозможной из-за высокого поглощения, однако в своем новом исследовании ученые описали физическую природу этого явления и показали, что источники жидкого излучения могут быть столь же эффективны, как и традиционные.

3-firststudyof
©Wikipedia

Исследовательская группа из Университета ИТМО и Университета Рочестера (США) провела исследование по формированию терагерцевого излучения в жидкостях. Результаты работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

 

Терагерцевое электромагнитное излучение может с легкостью проходить сквозь ряд материалов, за исключением металлов и воды. Сегодня оно широко используется в системах безопасности для выявления наркотиков и оружия, также его применяют в биомедицинских исследованиях. Это подталкивает ученых, занимающихся терагерцевым излучением, фокусироваться на поиске новых, более мощных и эффективных источников.

 

Сейчас в качестве источников терагерцевого излучения чаще всего используют твердые материалы, реже — источники, основанные на фемтосекундной лазерной филаментации (сложная, сильно связанная пространственно-временная динамика оптического поля в нелинейной, быстро ионизирующейся среде, вызывающая уникальные режимы сверхбыстрой электродинамики) в воздухе и газах. Мощный лазерный луч создает плазму в газовой среде путем ее ионизации, в то время как свободные электроны генерируют электромагнитное терагерцевое излучение. Повторить этот процесс с жидкостями до сих пор считалось невозможным из-за высокого поглощения, однако в своем исследовании ученые доказали обратное, подчеркнув, что жидкость даже имеет несколько преимуществ по сравнению с газом.

 

«До того как профессор Си-Чен Чжан (Xi-Cheng Zhang) не выявил терагерцевое излучение в жидкости, это считалось невозможным. Нам удалось продемонстрировать, что с точки зрения эффективности жидкостные источники, напротив, приближаются к твердотельным источникам, чаще всего используемым в наше время. Процесс облегчает тот факт, что добыть жидкость намного легче, чем, скажем, кристаллы, а ее способность выдерживать высокую энергию накачки позволяет получить лучший конечный результат», — говорит заведующий Лабораторией фемтосекундной оптики и фемтотехнологий в Университете ИТМО Антон Цыпкин.

 

Как правило, излучение генерируется за счет высвобождения свободных возбужденных электронов во время филаментации: чем больше электронов получится возбудить и ионизовать, тем мощнее будет выходное терагерцевое излучение. Число возбужденных электронов одной молекулы зависит от энергии, затрачиваемой на возбуждение среды. Несмотря на то что разница между требуемой энергией «накачки» в газе и жидкости не сильно отличается, ученых прельщает тот факт, что плотность молекул в жидкости намного выше, чем в газе. 

 

«Вместе с тем у жидкости есть и свои недостатки: например, ее значительное поглощение. Мы полагаем, что нам удастся решить этот вопрос путем оптимизации типа жидкости, формы струи, мощности насоса и некоторых других параметров. Наша цель — найти наиболее подходящие параметры для генерации излучения в разных жидкостях и разработать теоретическую модель, основанную на этих данных. Эту модель мы впоследствии планируем использовать для создания устройства, позволяющего производить различные типы терагерцевого излучения из жидкостей», — объясняет научный сотрудник Университета Рочестера Си-Чен Чжан.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 07:35
6 минут
Василий Парфенов

Приборы межпланетного зонда Juno, который исследует Юпитер, засекли близкий сигнал на частоте около 6,5 мегагерца, что находится в диапазоне высокочастотных радиоволн. На Земле они используются для ионосферной связи и загоризонтной радиолокации, но на орбите Юпитера их источник — природного происхождения.

Вчера, 12:48
4 минуты
Ольга Иванова

Эксперименты ученых из Нидерландов и Великобритании показали, какие движения тела характерны для лжецов. Они определили, что поведение обманщика необходимо рассматривать в зависимости от действия человека, которому лгут.

5 часов назад
7 минут
ТюмГУ

Российские мужчины оценивают ситуации, связанные с коррупцией, более благосклонно, чем женщины. Они воспринимают их как привлекательные и контролируемые, такие, из которых потенциально можно извлечь выгоду. К таким выводам пришли психологи ТюмГУ совместно с коллегами из Крымского федерального университета имени В. Вернадского и Московского университета МВД России имени В. Кикотя на основе разработанной ими процедуры оценки изображений.

11 января
6 минут
Мария Азарова

Авторы нового исследования получили доказательства того, что не только число партнеров для орального секса, но и другие факторы, которые ранее не принимали во внимание, влияют на риск заражения ВПЧ и последующее развите рака ротоглотки.

Позавчера, 08:20
11 минут
Мария Азарова

Проспективное когортное исследование более 309 тысяч взрослых жителей Великобритании выявило связь между моделями потребления алкоголя и риском неблагоприятных последствий для здоровья.

11 января
5 минут
Илья Ведмеденко

На территории Нигерии состоялось первое боевое применение нового китайского танка VT4. Он находится в числе главных конкурентов российских боевых машин на мировом рынке вооружений.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

19.12.2020
38 минут
Александр Березин

За последние полвека люди в России (и не только) стали слабее на десятки процентов. Судя по всему, с такой же скоростью они теряют интерес к сексу и становятся уязвимее к ряду болезней. Речь идет не просто о снижении мужественности мужчин и все более слабых женщинах — перед нами прямая угроза здоровью обоих полов. Попробуем разобраться, что о ней известно.

23.12.2020
5 минут
Илья Ведмеденко

Российские инженеры создали опытный образец авиационного двигателя, предназначенного для стратегического бомбардировщика ПАК ДА.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: