研究人员利用气体云制造出第一台地球激光器

长期以来，天文学家一直对宇宙中自然产生的激光感到困惑，这种激光以特定频率向宇宙发射出强烈的可见光和微波。科学家们很快意识到，自从 50 年前首次探测到恒星和行星的大气层以来，它们就一直在产生激光，但它们产生激光的机制仍然是个谜。直到现在。地球上的物理学家们已经制造出第一台由气体云制成的地球激光器，首次再现了这些自然产生的太空激光。

激光器只不过是一组受限制的原子（以特定频率发光），通过向系统注入能量来激发这些原子。这种光发射是由光在原子之间来回反射触发的，通常是通过在原子组的两端放置镜子。有时原子包含在晶体中，有时包含在包含气态原子的光学腔中，但设置通常是相同的：受限原子加上通过所述原子在镜子之间反射的光等于特定调谐光的发射。

但在太空中没有镜子，恒星或行星大气中的原子也不包含在晶体或空腔中——这正是天文学家们困惑的地方。但研究人员发现了另一种激光发射途径，这为我们提供了一些线索。近年来，人们开发了所谓的随机激光器，它使用某种不受约束的无序介质（如半导体粉末）来产生激光发射。在随机激光器中，光在介质内部反射完全基于介质的无序性，而不必受到限制或用镜子挡住。

事实证明，自然产生的太空激光器的工作原理相同，但仍有一个问题：随机激光器中使用的粉末介质与太空中的气体云非常不同。法国南部尼斯非线性研究所的研究人员终于解决了这个问题。该团队利用磁光阱中的铷原子云，首次从气体云中创建了地球激光器。当该团队引入接近铷原子预期发射频率的光时，它会在气体云中随机反弹——就像在自然太空激光器中一样。

在实验室中重现这一现象的能力将使天文学家和物理学家首次近距离研究这一机制，但它也可能产生更广泛的影响。这种天然激光可能会导致由气态原子制成的新型人造光，而气态原子目前尚未被探索为潜在的激光光源。这可能意味着新型人造光的出现——与宇宙制造的相同，但规模要小得多。

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