1 / 29

Asztrofizikai mézerek (APM)

Asztrofizikai mézerek (APM). Első felfedezések: 1965 Weaver et al.: „mysterium” vonalak az Orion ködről felvett színképben 1965 Weinreb et al.: azonosítás – OH gyök 1967 Davies et al.: intenzitások magyarázata: természetes mézer 1969 Townes: H 2 O mézer.

waneta
Télécharger la présentation

Asztrofizikai mézerek (APM)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Asztrofizikai mézerek (APM) • Első felfedezések: 1965 Weaver et al.: „mysterium” vonalak az Orion ködről felvett színképben 1965 Weinreb et al.: azonosítás – OH gyök 1967 Davies et al.: intenzitások magyarázata: természetes mézer 1969 Townes: H2O mézer • 1970-ig 7 molekulát (OH, H2O, NH3, H2CO, CO, CN és HCN) fedeztek fel a csillagközi térben, ezek közül kettőt (+2?) mézerként is: OH, H2O (H2CO, NH3) • Jelenleg kb. 120-130 molekulát ismerünk a csillagközi térben, ezekből tíznek (1999-es adat) mézer átmenetei is ismertek: OH, H2O, NH3, SiO, CH3OH, H2CO, HCN, SiS, CO2, CH és egy atomos mézer: H

  2. Asztrofizikai mézerek (APM) Miért mézerek? Példa OH mézer • Intenzitás arányok Termodinamikai egyensúly esetén a 1612, 1665, 1667 és a 1720 MHz-nél észlelt vonalak arányának 1:5:9:1-nek kellene adódnia. Nem ezt, sőt időben változót észleltek. • Vonal szélesség és abszolút intenzitás Más vonalak alapján T=50 K, mézerátmenetre T=1 milliárd K-nek adódna! • Méret Relatíve kicsi fényforrások és/vagy jól kollimált sugárzás. • Polarizáció Sok esetben cirkulárisan polarizált sugárzás. (Mágneses tér hatása)

  3. Asztrofizikai mézerek (APM) Mi pumpálhatja az asztrofizikai mézereket? 1) Ütközés atomokkal és molekulákkal (leggyakrabban H, H2, He) 2) (Távoli IR) háttérsugárzás 3) Kémiai reakció (gerjesztett állapotú termék keletkezik) Hol fedeztek fel természetes mézereket? 1) Csillagképződési régiókban: többnyire cirkulárisan polarizált OH mézerek (pumpálás nyomáshullámokkal, turbulenciával), NH3, SiO és H2CO mézerek 2) Vörösóriások atmoszférájában változó csillagok esetében „impulzus üzemű”

  4. Asztrofizikai mézerek (APM) Hol fedeztek fel természetes mézereket? OH/IR csillagok (mézer sugárzás alapján kategorizált!) M-típusú (O-gazdag) csillagok: CO, SiO, H2O, OH C-típusú (C-gazdag) csillagok: HCN, és ritkábban CO 3) Megamézerek Galaxisok középpontja: OH/H2O mézer (széles sávok, kevésbé polarizált) 4) Szupernovák: OH és CO mézer 5) Szuperóriások: H mézer 6) Üstökös (Hale-Bopp: OH mézer) 7) Csillagok és bolygók magnetoszférája, pulzárok: szabadelektron mézerek

  5. Mézerek protoplanetáris korongokban http://www.ita.uni-heidelberg.de/~ckeller/maser/MASER.html

  6. OH megamézer OH megamézer keletkezése két galaxis egymásba olvadásakor Pumpálás: ütközéssel http://astrosun2.astro.cornell.edu/research/projects/Galaxy/research/ohms.html

  7. Pulzárok: Szabadelektron mézerek

  8. Mi a különbség asztrofizikai lézerek és mézerek között? Isotropic microwave emission of a gaseous space cloud (a) without inversion and (b) with inversion, in the 2→1 transition. The pumping power in (a) is spent in the unobservable relaxation channel, whereas in (b) it is transformed into the observed intense stimulated microwave emission.

  9. Mi a különbség asztrofizikai lézerek és mézerek között? (a) Optical spontaneous isotropic emission in a medium without inversion, and (b) optical isotropic emission, spontaneous and stimulated, in a medium with inversion.

  10. CO2 lézer a Mars atmoszférájában Felfedezés a Mars és Vénusz atmoszférájában: Johnson, M. A.; Betz, A. L.; McLaren, R. A.; Townes, C. H.; Sutton, E. C., 1976 („nem termikus sugárzás”) Értelmezés később: Mumma, Gordiets , Stepanova, Dickinson, Deming, Panchenko…. http://home.achilles.net/~ypvsj//history/mars.html

  11. Asztrofizikai lézerek (APL) Mi pumpálhatja az asztrofizikai lézereket? 1) Csillagok látható/UV feketetest sugárzása, röntgen, gamma sugárzás 2) Atomok, molekulák vonalas emissziója – véletlenszerű egybeeséssel („Pumping by Accidental Resonance”, PAR) Pl. OI lézer: (a) Simplified energy level diagram of O I showing the pumping and fluorescent transitions involved in a PAR process controlled by H Ly . (b) An equivalent scheme of a four-level atom with inverted population in the internal 3 2 transition. (by Letokhov, V. S.)

  12. Kvazárok: Plazma-lézer csillagok http://home.achilles.net/~ypvsj//index.html

  13. Atomok lézeres hűtése A fénynyomás értelmezése atomi szinten Ütközési erő Dipól erő Charles S. Adams and Erling Riis: Laser Cooling and Manipulation of Neutral Particles, The New Optics, Cambridge University Press

  14. Atomok lézeres hűtése A Doppler-hűtés elve (Hänsch és Schawlow, 1975)

  15. Atomok lézeres hűtése A magnetooptikai csapda („Magneto-Optical Trap”, MOT) (Bell Labs, MIT, 1987)

  16. Molekulák lézeres hűtése Lehetséges megoldások: Probléma: Atom Molekula 1) Rezgések, transzláció, rotáció szekvenciális hűtése (párhuzam a koherencia kontrollal) 2) Hideg molekulák létrehozása lézerrel hűtött ultrahideg atomokból: fotoasszociációs spektroszkópia 3) Hűtés más elven: a) molekulasugár ütköztetése atomokkal b) Stark hűtés (molekulasugár térben/időben változó elektromos térben) Meijer 1999 Molekulák esetében nincs zárt két energiaszintű rendszer (rezgések, forgások)

  17. Fotoasszociációs spektroszkópia Cs2← 2 Cs Formation of an excited molecule by photoassociation of two cesium ground state atoms. (i) In most cases, this short-lived molecule decays back into a pair of cold atoms. Spontaneous emission   dissociation.(ii) 1u "speed bump"   stabilization by spontaneous emission to a bound level of the ground state.(iii) "speed bump"   stabilization by spontaneous emission to a bound level of the lower triplet state. http://www.europhysicsnews.com/full/18/article1/article1.html

  18. Fotoasszociációs spektroszkópia Experimental setup of the molecular trap. The upper inset shows a typical photoassociation spectrum (note the resolution), the lower one represents the spatial analyzis of the molecular cloud.

  19. Fotoasszociációs spektroszkópia 1993-2004: kb. 13-15 molekula vizsgálata (USA, NL, F, D, I, BR, JP)

  20. Fotoasszociációs spektroszkópia

  21. Dipólusos molekulák Stark-hűtése http://www.rijnh.nl/molecular-and-laser-physics/cold-molecules/

  22. Atomórák- A cézium standard Idő definiálása: oszcillátorok (pl. kvarc, NH3 maser) frekvenciája (periódus ideje) Jelenlegi frekvencia (idő) etalon:

  23. Atomórák – Céziumnyaláb óra http://www.aero.org/publications/crosslink/winter2000/02_sidebar1.html

  24. Atomórák – Céziumnyaláb óra

  25. Atomórák

  26. Atomóra – A cézium szökőkút 1 másodperc hiba 30 millió év alatt! http://www.boulder.nist.gov/timefreq/cesium/fountain.htm

  27. Holográfia Gábor Dénes – ötlet (elektronmikroszkóp fejlesztése): 1947; Nobel-díj: 1971 Transzmissziós holográfia Olvasás Írás Fázisinformáció Írás: Interferencia Olvasás: Diffrakció Az adathordozó minden darabja hordozza a teljes információt! → Nagy adattárolási kapacitás

  28. Holográfia Reflexiós holográfia Olvasás Írás http://www.fou.uib.no/fd/1996/h/404001/kap02.htm

  29. Holográfia Elektron holográfia Koherens Röntgen-diffrakció http://www.physics.uiuc.edu/Research/Highlights/ Coherent-X-ray-diffract.htm Fázisinformáció megőrzése → abszolút térbeli elrendeződés http://www.mpi-halle.mpg.de/~md_simul/MDres4.html

More Related