Учёные из США и Германии сообщили о достижении непрерывной генерации лазерного излучения на основе охлаждённых лазером атомов стронция-88, загруженных в кольцевой резонатор. Эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Nature Physics, демонстрирует непрерывную работу лазера в течение нескольких часов. Это значительный прорыв в области квантовой сенсорики и симуляции квантовых систем, где подобные явления ранее наблюдались только импульсно.
Ключевой особенностью эксперимента является использование непрерывной трёхмерной «мелассы» с длиной волны 689 нм для охлаждения атомов стронция. Дополнительный вертикально ориентированный замедляющий луч на той же длине волны способствует захвату атомов в «мелассу». При достижении порогового числа атомов (около 300 000) начинается непрерывная генерация излучения на той же длине волны 689 нм.
Примечательно, что инверсия населённостей, необходимая для лазерной генерации, достигается не за счёт внешней накачки, а за счёт инверсии в степенях свободы атомного импульса. Это связано с самоорганизацией атомов и явлением коллективной атомной отдачи, ранее наблюдавшимся только в циклическом режиме. Охлаждение «мелассой» непрерывно пополняет атомы в резонаторе и возвращает их в состояния с низким импульсом, поддерживая инверсию населённостей.
