Под пробной массой за экраном расположили второй груз, представлявший собой пластину с чередующимися слоями кремния и золота. Пластину с помощью пьезомотора смещали в горизонтальной плоскости с частотой около ста герц так, чтобы под пробным грузом оказывался то кремний, то золото, и их разная масса притягивала пробный груз с разной силой. Переменная сила притяжения вызывала колебания груза, и, измеряя параметры колебаний, можно было судить о силе притяжения грузов. Все устройство помещали в надежный экран, изолирующий от внешних полей, и охлаждали до десяти градусов выше абсолютного нуля, чтобы снизить тепловые шумы. Расстояние между грузами в экспериментах менялось в пределах 4–66 мкм.
Измерения показали, что на этих масштабах заметного отклонения от закона Ньютона не наблюдается. Правда, эксперимент позволяет обнаружить лишь отклонения, которые по крайней мере в десятки, а на меньших расстояниях в миллионы раз сильнее самой гравитации. Но и эти результаты позволяют заметно улучшить точность предыдущих измерений.
Ученые решили не останавливаться на достигнутом. У данного метода измерений есть еще много скрытых резервов для увеличения точности. Можно снизить температуру и тепловые шумы, уменьшить вибрации, улучшить конструкцию маятника и оптики. И как знать, быть может, уже в следующей серии экспериментов Ньютону все-таки придется потесниться. ГА
Лазер на свободных электронах, способный генерировать качественные импульсы жесткого ультрафиолета с длиной волны 32 нм, впервые удалось собрать команде ученых из нескольких институтов Франции и Японии. Примененная в нем технология обещает скорое получение рентгеновских лазерных импульсов с длиной волны 2–4 нм, которые могут совершить революцию в исследованиях биологических структур.
Лазеры на свободных электронах принципиально отличаются от обычных лазеров, в которых фотоны излучаются при скачках электронов между различными энергетическими уровнями. В таких лазерах разогнанный в ускорителе почти до скорости света пучок электронов пролетает вдоль называемой ондулятором гребенки из постоянных магнитов, которые заставляют электроны лететь по волнообразной траектории и генерировать синхротронное излучение. Лазер на свободных электронах - сооружение солидное, длина одного только ондулятора около девяти метров, не говоря уже об ускорителе и прочем оборудовании. В принципе, частота излучения определяется лишь скоростью пучка и параметрами гребенки, однако на практике из-за многочисленных технических трудностей получить от лазера на свободных электронах хорошее когерентное излучение с короткой длиной волны очень трудно.
В новом лазере ученые решили использовать затравочный импульс света, согласованный с движением электронов, так, чтобы лучше "организовать" их синхротронное излучение и к тому же вдвое сократить длину ондулятора. Для этого импульсы инфракрасного титано-сапфирового лазера с длиной волны 800 нм фокусировались в кювету с ксеноном, где благодаря нелинейным эффектам генерировался набор нечетных гармоник основной частоты. После формирования пространственно-временной структуры пучка в сложной оптической системе лазерный импульс попадал вместе с электронами в двухсекционный ондулятор, настроенный на длину волны пятой гармоники - 160 нм.
Ондулятор был изготовлен так, что в нем "посеянные" гармоники эффективно усиливались, причем не только на основной частоте ондулятора, но и на ее гармониках вплоть до пятой. Таким способом удалось получить умножение частоты до 25 раз и импульсы с длинами волн 53 и 32 нм.
Новый лазер способен выдавать качественные импульсы длительностью от десятков до сотен фемтосекунд, которые в десять миллиардов раз ярче обычных синхротронных источников излучения. Ученые уже пробовали в роли затравочного ультрафиолетовый лазер, а к концу года рассчитывают довести длину волны затравочных импульсов до 50–60 нм. А это уже позволяет получить лазерные импульсы в диапазоне мягкого рентгена, которые остро необходимы для изучения биологических объектов. ГА
Новый удивительный трюк с запоминанием квантового состояния одного-единственного фотона сразу в двух местах удалось проделать физикам из Калифорнийского технологического института. Такая квантовая память может пригодиться для защищенных каналов передачи информации и оптических реализаций квантовых вычислителей.
Авторы интерпретируют свое устройство как память для "запутанных" квантовых состояний. Она действительно была бы очень полезна, поскольку запутанные состояния частиц, в которых манипуляции с одной частицей немедленно сказываются на другой, где бы та ни находилась, являются основой квантовых вычислений. Именно запутанность квантовых состояний позволяет сразу распараллелить вычисления, что и обещает пока гипотетическим квантовым компьютерам небывалую мощь
Как правило, под запутанными понимаются состояния двух или большего количества различных частиц. Тут же только один фотон, который полупрозрачным зеркалом посылается сразу по двум путям интерферометра. Квантовые частицы, как известно, умеют находиться с определенной вероятностью одновременно в нескольких местах. Такую ситуацию можно интерпретировать как запутанность фотона с самим собой, поскольку регистрация его в одном из "плеч" разрушит интерференцию и сообщит наблюдателю, что в другом "плече" его точно нет. Но все же подобный способ не совсем то, что требуется для большинства квантовых вычислений, хотя можно и простить авторам их лукавство.
В экспериментах используется разработанная несколько лет назад техника замедления и запоминания света в облаке холодных атомов цезия. Для этого облако подсвечивается дополнительным лазером, после выключения которого квантовое состояние замедленного фотона как в голограмме "запоминается" в квантовых состояниях атомов газа. Если вспомогательный лазер снова включить спустя заданный промежуток времени, то "замороженный" в атомах фотон вновь сможет покинуть облако.