​Российско-немецкая группа исследователей изучает свойства полупроводниковых структур под воздействием электромагнитного излучения терагерцового диапазона. 

Учёные исследовали образцы легированного сурьмой германия на лазерах на свободных электронах в Новосибирске и Дрездене. Результаты оказались неожиданными — динамика релаксации возбуждений отличается от теоретических предсказаний. Исследования в этой области актуальны для создания детекторов электромагнитного излучения, например, сверхчувствительных телескопов.

Группа исследователей из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Института физики микроструктур (ИФМ) РАН провели серию экспериментов с германиевыми полупроводниками на Лазере на свободных электронах (ЛСЭ) Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения и выяснили: после возбуждения атомов примеси они релаксируют быстрее, чем считалось раньше.

Мы обнаружили интересную закономерность. Согласно теории каскадной релаксации, чем выше вы забрасываете электрон, тем дольше потом он опускается вниз по квантовым уровням. Но эксперимент показывает обратное — чем выше мы его подбрасываем, тем быстрее он возвращается. Похожие результаты получили наши коллеги в Дрездене на установке FELBE. Встает вопрос корректности интерпретации. Эксперимент дает только результат, а осознать его нужно будет теоретикам, — поясняет кандидат физико-математических наук, научный сотрудник ИФМ РАН Роман Жукавин.

Для проведения этой серии экспериментов сотрудники в рамках гранта минобрнауки РФ на ЛСЭ была создана новая станция «Накачка-зондирование». Станция позволяет исследовать поведение разных образцов вещества после возбуждения при их охлаждении вплоть до температуры жидкого гелия.

Вы делите луч лазера на две части, одним вы возбуждаете вещество, а другой через оптическую линию задержки освещает этот же образец в том же месте, — отмечает доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, профессор НГУ Борис Кнзяев.

Преимуществом новосибирского ЛСЭ является возможность быстрой и плавной перестройки по длинам волны излучения.

Это уникальная возможность. Каждый электрон находится на своем основном уровне, для перехода в возбужденное состояние ему необходим определенный квант энергии, которому соответствует конкретная длина волны. ЛСЭ позволяет задать определенную длину волны излучения и посмотреть, как себя ведет каждый электрон. Когда мы слышим оркестр, это красиво, но мы не знаем, кто именно сейчас играет. Наш ЛСЭ позволяет слушать игру каждого инструмента в отдельности и разложить мелодию по всем октавам, — комментирует кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, старший преподаватель НГУ Юлия Чопорова.

Новосибирский лазер на свободных электронах — уникальная научная установка на базе первого в мире четырехдорожечного ускорителя-рекуператора, созданного в ИЯФ СО РАН. Он предназначен для генерации когерентного электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 5 до 240 микрон. По спектральной мощности излучения Новосибирский ЛСЭ в своем диапазоне длин волн на несколько порядков превосходит все существующие в мире источники, что позволяет проводить уникальные, не имеющие аналогов в мире, эксперименты. Новосибирский ЛСЭ активно используется десятками исследовательских групп из российских и зарубежных организаций для мультидисциплинарных исследований в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения.

Напомним, что учёные из НГУ и ИЯФ ранее, проводя эксперименты на ЛСЭ, получили бездифракционные закрученные бесселевы пучки в терагерцевом диапазоне, а также создали элементы для управления терагерцовым излучением.

Источники

Физики обнаружили неожиданный эффект в экспериментах с терагерцовым излучением
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 01/12/2016
Физики обнаружили неожиданный эффект в экспериментах с терагерцовым излучением
НГУ (nsu.ru), 01/12/2016
Сибирские физики обнаружили необычное поведение электронов при исследовании германия
ТАСС, 02/12/2016
Теория каскадной релаксации экспериментально не подтвердилась
Наука и технологии России (strf.ru), 02/12/2016
Физики обнаружили неожиданный эффект в экспериментах с терагерцовым излучением
Научная Россия (scientificrussia.ru), 02/12/2016
Новосибирские ученые увеличат мощность лазера на свободных электронах
RuNews24 (runews24.ru), 05/12/2016
В Новосибирске ученые собираются увеличить мощь уникального лазера
Топ-54 (top54.city), 05/12/2016
Физики из МГУ изучили взаимодействие кристаллов с терагерцовым излучением
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (msu.ru), 04/09/2017

Похожие новости

  • 15/08/2019

    Эксперимент Belle II пройдет с участием ученых Академгородка

    ​Эксперимент Belle II — это один из экспериментов в физике высоких энергий, работающий на передовых рубежах современной науки. Данные, полученные в результате эксперимента, позволят проверить предсказания Стандартной модели для вероятностей редких распадах B- и D-мезонов и t-лептона, улучшить точность измерения параметров нарушения симметрии между веществом и антивеществом и, возможно, обнаружить проявления новой физики.
    536
  • 19/09/2019

    НГУ и ИЯФ СО РАН представили на форуме «Технопром» инновационную методику лечения рака

    ​​C 18 сентября в рамках VII Международного форума технологического развития «Технопром» Новосибирский государственный университет и Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера представят стенд, посвященный совместной работе центра бор-нейрозахватной терапии онкологических заболеваний.
    619
  • 18/03/2019

    Павел Кроковный: пока нет данных, не вписывающихся в Стандартную модель

    Международная команда ученых, работающая на установках Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), часто становится объектом внимания СМИ. Это не удивительно, ведь CERN является крупнейшей в мире лабораторией физики высоких энергий.
    441
  • 26/07/2019

    Новосибирские ученые поучаствовали в эксперименте на Большом адронном коллайдере

    ​Сотрудники совместной лаборатории Института ядерной физики СО РАН и НГУ принимают участие в одном из двух самых больших экспериментов, ведущих набор и анализ данных при столкновениях пучков протонов сверхвысоких энергий в Большом адронном коллайдере, расположенном в ЦЕРНе (Европейском центре по физике высоких энергий).
    497
  • 26/08/2016

    Ученые СО РАН представили результаты работы на Международной конференции в области высоких энергий

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН приняли участие в 38-й Международной конференции в области физики высоких энергий в Чикаго (ICHEP-2016).
    3218
  • 02/02/2017

    Эксперимент LHCb получил первое указание на нарушение симметрии между материей и антиматерией в распадах барионов

    ​Участники эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК), в том числе сотрудники лаборатории физики тяжелых кварков в адронных взаимодействиях Новосибирского государственного университета, получили первое указание на нарушение симметрии между материей и антиматерией в распадах барионов.
    1083
  • 15/01/2019

    Ученые создали детекторы для поиска новых частиц сверхвысоких энергий

    Российские ученые разработали для гамма-обсерватории TAIGA в Бурятии мюонные детекторы, с помощью которых планируется провести изучение источников космических частиц со сверхвысокой энергией, а также обнаружить процессы, которые помогут развить космологические теории возникновения и эволюции ранней Вселенной.
    1171
  • 26/07/2018

    Какие возможности открывает строительство синхротрона для ученых НГУ

    ​В феврале 2018 года президент Владимир Путин поддержал реализацию проекта «СКИФ» в Новосибирске. Современный центр научных исследований с использованием синхротронного излучения должен решить глобальную государственную задачу — не допустить превращения России в научно-технологическую периферию и кадрового донора.
    937
  • 12/05/2016

    Ученые представили результаты анализа всех доступных данных по измерению осцилляций Bs-мезонов

    Коллектив ученых из эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере, в состав которого входит группа из Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики СО РАН, выяснил, с какой вероятностью B0s-мезон, состоящий из прелестного антикварка и странного кварка, превращается в свою античастицу и наоборот.
    1675
  • 25/05/2017

    Большой адронный коллайдер возобновил сбор данных

    На Большом адронном коллайдере (БАК) закончились технические работы и модернизация — он возобновил сбор данных, в трех экспериментах на коллайдере участвуют исследователи НГУ и ИЯФ СО РАН. Планируемая остановка на технические работы на БАК случается в начале каждого года.
    2074