Un grupo de físicos ha ideado una manera de crear pulsos de rayos gamma con una forma y cadena exacta a partir de fuentes de fotón único. Los fotones de alta energía podrían transportar información en las comunicaciones cuánticas o ayudar a mejorar las técnicas que utilizan la radiación para investigar la composición de materiales y los campos magnéticos.
Los fotones de rayos gamma tienen al menos 10.000 veces la energía de los fotones de luz visible y longitudes de onda mucho más cortas, lo que facilita su detección y enfoque. Pero debido a que son producidos por la desintegración radiactiva espontánea o por el empuje de electrones a velocidad de la luz en un acelerador de partículas, hasta ahora han demostrado ser difíciles de aprovechar en fuentes controladas de fotones individuales .
En el nuevo trabajo, un equipo dirigido por Olga Kocharovskaya , físico de la Universidad de Texas, utiliza cobalto radioactivo para producir pulsos de fotones individualesultracortos (100 nanosegundos) que son coherentes. En particular, esto significa que los pulsos sucesivos están separados por la misma distancia, dice Kocharovskaya.
En solitario, el cobalto-57 libera pares de fotones consecutivos espontáneamente después de que uno de sus átomos sufre decaimiento nuclear para convertirse en hierro-57. Las formas de onda de los fotones se extienden repartidas en el tiempo y decaen de forma exponencial. Pero en el experimento, descrito en Nature, los fotones individuales son absorbidos y reemitidos por los núcleos de los átomos de hierro en una hoja de lámina de acero inoxidable que es posteriormente detectada.
El proceso es una reminiscencia de la fluorescencia, en la que un átomo absorbe un fotón (típicamente de relativamente baja energía) agitando uno de sus electrones en una órbita de mayor energía, y luego emite otro fotón mientras que el electrón cae de nuevo en su estado anterior. En el caso del núcleo de hierro, sin embargo, son las partículas subatómicas contenidas en el núcleo las que entran en un estado de mayor energía en lugar de un electrón .
CONTROL DE PULSOS
En el experimento , el equipo de Kocharovskaya vibra la hoja de papel de aluminio. Como la lámina se mueve, el fotón puede ser absorbido a diversas distancias de la fuente , y por lo tanto el fotón reemitido tendrá un tiempo diferente para golpear el detector . De esta manera, la vibración controla cuándo es probable que el fotón golpee el detector.
La combinación de movimiento ondulatorio regular de la lámina con el decaimiento original de un fotón resulta enuna forma de onda de fotón que muestra una serie de pulsos coherentes espaciados de forma uniforme. A medida que la decadencia de cobalto-57 libera fotones de rayos gamma en pares, Kocharovskaya y su equipo también utilizan la detección del primer fotón como un disparador para anunciar la llegada del segundo. Mediante la manipulación de la vibración, pueden cambiar la forma, número y duración de estos pulsos coherentes, y también pueden producir pares de pulsos.
Enlaces relacionados: High-energy photon pulses made to order
Publicado
http://www.europapress.es/ciencia/noticia-rayos-gamma-pueden-usarse-comunicaciones-cuanticas-20140317113718.html
