Немецкие физики превратили тонкий лист железа в прозрачный для рентгеновского излучения материал при помощи набора из двух зеркал и изначального пучка рентгена и опубликовали методику по превращению металла в «стекло» в статье в журнале Nature.

Ральф Рельсбергер (Ralf Roehlsberger) и его коллеги из синхротронного центра DESY в Гамбурге придумали метод управления свойствами рентгеновского излучения, который не только позволяет превращать пластины железа в прозрачное «стекло», но и создавать оптические «выключатели» – устройства, позволяющие пропускать или останавливать свет при его включении или выключени.

В своей работе группа Рельсбергера ориентировалась на известный в оптике эффект так называемой «электромагнитно индуцированной прозрачности». Суть этого феномена на заключается в превращении с помощью лазера атомов некоторых элементов в прозрачную среду для очень узкого набора частот.

Авторы статьи реализовали этот эффект для излучения в рентгеновском диапазоне частот. В качестве основного ингредиента «невидимого» для рентгена вещества выступили тонкие листы из железа-57 – редкого природного изотопа, общая масса которого составляет лишь 2% от общего объема залежей этого металла в недрах Земли.

Ядра этого изотопа обладают особой структурой, позволяющей им поглощать и испускать кванты мягкого рентгеновского излучения с минимально возможной энергией – 14 килоэлектронвольт. Как объясняют ученые, малая энергия излучения позволяет использовать достаточно дешевые лазеры в рамках эксперимента и в последующем практическом использовании этого открытия.

Рельсбергер и его коллеги заменили лазер «бутербродом» из двух платиновых зеркал и двух пластинок железа. В этой экспериментальной установке листы железа были вставлены в сэндвич из платиновых зеркал и удалены от них на строго отмеренное расстояние при помощи вставок из графита (углерод прозрачен для рентгеновского излучения).

Комбинация из зеркал и листов железа превращает эту конструкцию в миниатюрное подобие рентгеновского лазера. Взаимодействие такого «лазера» с железом превращает пластинки в прозрачный материал для рентгеновского излучения определенной частоты. Сдвиг одной из пластинок даже на самое малое расстояние приведет к тому, что «стекло» превратится обратно в непрозрачный металл.

По словам физиков, данный эффект может успешно применяться для создания полностью оптических «выключателей», которые станут гигантским шагом вперед в разработке квантовых компьютеров.

«Без всякого сомнения, пройдет еще много времени до того момента, как первые световые квантовые компьютеры станут реальностью. С другой стороны, этот эффект открывает новый класс квантово-оптических экспериментов, для которых будет возможна высочайшая точность наблюдений. Мы сможем контролировать рентгеновский луч при помощи другого рентгеновского пучка», – отметил Рельсбергер, слова которого приводятся в сообщении DESY.