Световые кристаллы

Как сообщают ученые, которые работают в Принстонском университете, во время экспериментальных работ им удалось получить кристаллизованный свет. Это не просто прохождение световых лучей через какой-то кристалл, имеющий высокую прозрачность. Исследователям удалось фактически заморозить фотоны, зафиксировав свет в объеме кристалла. Полученную систему можно назвать фотонным кристаллом. Приобретенные в результате проведенных исследований технологии, которые позволяют сделать такие вещи, в будущем могут стать базой для новой техники. Классическая физика только изумленно пожимает плечами – по ее канонам такое сделать невозможно.

Во время экспериментов были получены новые интересные данные в области физики конденсированной материи. Это наука, которая занимается фундаментальными исследованиями материи, одним из перспективных направлений современной физики.

По утверждению Эндрю Хоука (Andrew Houck), одного из членов этой исследовательской группы, получен предмет настолько новый, что его до сегодняшнего дня никто не видел и не подозревал о такой возможности. Фотоны удалось трансформировать в новую материю. На данный момент никто и представить не может, в какие неизведанные дали могут привести дальнейшие исследования.

А Хакан Тюречи (Hakan Tureci) так объясняет цель этого эксперимента: «Главная цель эксперимента – не получение света в новом состоянии. Цель нашей работы — это разработка технологи передачи энергии на уровне атомов. Благодаря результатам подобных опытов и полученных технологий появляется возможность исследовать процессы, которые происходят внутри материалов. Это открывает возможность получения материалов, которые невозможно получить никаким другим способом. Это уникальные материалы с необычными характеристиками. Пока что ученые только придумывают их необычные физические, химические, оптические и иные свойства. Эти вещи находятся в их воображении».

Во время исследований ученые из Принстонского университета создают микроскопическую систему, которая смоделирует нужное поведение на уровне квантов. Конечно, функциональность такой системы сильно ограничена в рамках определенной задачи. В отличие от других технологий исследования квантовой техники и вычислительных систем эта позволяет продвинуться в экспериментах дальше, не имея тех проблем технического характера, которые присущи прочим существующим технологиям. А с этим сталкиваются разработчики квантовых вычислительных устройств.

Около 100 миллиардов атомов из особого материала-сверхпроводника входят в систему, которую создали ученые. Она ведет себя и функционирует как один большой искусственный атом. Под воздействием атома, фотоны начинают себя вести как частицы вещества, а не волны. В установке экспериментаторов такой атом расположен около световода, который находится в состоянии сверхпроводимости, с пропущенным потоком фотонов.

Обычно при нормальных условиях фотоны, из-за своей волновой природы, не взаимодействуют между собой. Но под воздействием искусственно созданного атома сильнее проявляются их свойства частиц. На первый план выходит корпускулярная составляющая. И фотоны начинают активно взаимодействовать между собой, как обыкновенные частицы вещества.

Слова Дариуса Садри: «Мы соединили свойства искусственного атома и фотона, из-за этого они начали активно взаимодействовать друг с другом. Фотоны при таком взаимодействии начали проявлять коллективное поведение, свойственное жидкостям и кристаллам, что является предметом изучения физики конденсированного вещества».

Искусственно созданный атом имеет очень небольшой размер, со сверхпроводниковым световодом его соединяют всего лишь две точки контакта.

Несмотря на это, это устройство может вырабатывать некоторое количество кристаллического света, при этом можно наблюдать и другие интересные эффекты. В планах на ближайшее будущее ученых — создать сложные системы из таких атомов. Это уже будут сложные молекулы из искусственных атомов. При взаимодействии фотонов с множеством атомов, каждый из которых может иметь определенные специфические свойства, могут быть получены новые неисследованные формы света. Это могут быть супержидкости, изоляторы, топологические изоляторы и многое другое.

[message_box title="" type="success" close="no"]Речь Джеймса Рэфтери (James Raftery): «Эти сложные системы, созданные из искусственных атомов, позволят изучить множество редких физических эффектов. Дальнейшие исследования помогут технологиям всей земли сделать качественный рывок. Они лягут в основу создания квантовых и фотонных компьютеров, а также различной бытовой электроники, научного и промышленного оборудования».[/message_box]

 

User Rating: 0 / 5

Ваша оценка:

Основная миссия издания сообщать о последних новостях экологии, окружающей среде и важности науки для нашей жизни. Никто не управляет нашим мнением, это означает объективное и честное освещение событий. Публикации не всегда отражают позицию нашей редакции.