Ученые научились делать железо прозрачным для гамма-излучения
Исследователи Казанского федерального университета, нижегородского Института прикладной физики РАН и Техасского университета научились управлять высокочастотным гамма-излучением с помощью низкочастотного акустического воздействия. Результаты опубликованы в Physical Review Letters.
Исследователи выявили, что ядра железа можно сделать прозрачными для гамма-лучей, которые они обычно поглощают. Для этого они используют новый метод акустически индуцированной прозрачности (AIT). В настоящее время надежды на подобные преобразования связываются с освоением коротковолновой части электромагнитного спектра – жёсткого рентгеновского или мягкого гамма диапазона.
Рентгеновское и гамма излучения нашли множество применений в медицине, физике, химии, материаловедении и других науках. Однако, большинство методов когерентной оптики, применяемых для управления резонансным взаимодействием оптического излучения с веществом, оказываются неэффективными или нереализуемыми в гамма-/рентгеновском диапазоне.
Учёные предлагают воздействовать на спектральные характеристики ядер с помощью акустической вибрации среды. В демонстрационном эксперименте при комнатной температуре впервые было получено 150-кратное (с 5,5×10-3 до 0,82) увеличение резонансного пропускания фольгой нержавеющей стали толщиной 25 мкм одиночных фотонов с энергией 14,4 кэВ без спектральных и временных искажений.
«Воздействуя на поглотитель, содержащий ядра Fe-57, с помощью пьезоэлектрического преобразователя, удалось добиться того, чтобы оптически плотный поглотитель стал прозрачным для резонансных гамма-лучей. Поглотитель был закреплен на пьезопреобразователь, который вибрировал с определенной частотой и амплитудой. При амплитуде колебаний, соответствующей индексу модуляции 2.4, поглощение фотонов с энергией 14,4 кэВ подавлялось в 148 раз» – пояснил пресс-службе КФУ руководитель лаборатории мессбауэровской спектроскопии, доцент Института физики КФУ Фарит Вагизов.
Такая возможность, по его словам, обусловлена квантовой интерференцией компонента фотона, падающего и рассеянного вперед излучения. Этот эффект аналогичен эффекту электромагнитно-индуцированной прозрачности в оптике, когда излучение в одной области частот используется для контроля электронными переходами атомов в другой области частот.
Исследование, которое провели учёные, поможет в управлении генерируемого излучения на современных синхротронных источниках и рентгеновских лазерах и в создании перспективных квантовых устройств. Редакция высокорейтингового журнала Physical Review Letters отметила публикацию как значимую, разместив в рубрике «Предложение редакторов». Помимо этого, про исследование написал журнал Physics World, который освещает важные открытия в области физики.
