fbpx

Каталог статей

Каталог статей для размещения статей информационного характера

Технології

Фізики створили новий стан світу

Вперше вчені змусили фотони об’єднатися в молекулярні групи по троє. У цьому новому стані фотони світла ведуть себе так, ніби мають меншу масу і летять в 10 000 разів повільніше, ніж зазвичай, інформують вчені в журналі «Science».
Прийняте уявлення про фотонах як одинаків, які ніколи не поєднуються, тепер вважають цілком спростованою.
Коли два променя світла перетинаються, зазвичай нічого не відбувається. Обидва променя не відхиляються, не гаснуть, та ні в один інший спосіб не впливають один на одного. Причина: на відміну від матеріальних частинок, фотони позбавлені маси і не взаємодіють між собою. Вони, так сказати, закоренілі відлюдники – принаймні, згідно з поширеною теорією.
Однак кілька років тому вчені на чолі з Владаном Вулетичем (Vladan Vuletic) з Массачусетського технологічного інституту виявили, що фотони можна довести до неможливого для них стану: якщо слабкий лазерний промінь направити через хмару сверхолодных атомів рубідію, то деякі з фотонів на іншому кінці виходять попарно. При цьому фотони ведуть себе так, ніби пов’язані один з одним – як в молекулі.
«Аналогія, що сюди б підходило, – лазерні мечі з науково-фантастичних фільмів, – пояснив Вулетич. – Коли ці фотони між собою інтегруються, штовхають один одного і гасять».
При цьому виникає питання: чи можуть світлові частинки попарно об’єднуватися кожен раз, чи можна їх об’єднати в більш великі «молекули»? Власне це тепер з’ясували Вулетич і його колеги. В експерименті вони знову використовували ультрахолодное хмара з практично непорушних атомів рубідію. Крізь це атомну хмарка вчені пропустили слабкий лазерний промінь, через який у нього потрапляло за раз лише декілька фотонів.
При цьому вчені фіксували не тільки політ фотонів, але і їх фази до і після проходження через хмару. Так можна було точніше, ніж коли-небудь, відповісти на питання, взаємодіють чи фотони, і якщо так, то зі скількома світловими частинками. Адже, як пояснили, це можна визначити, якщо обчислити відповідний зсув фаз.
І виявилося: не випадково фотони виходять з атомної хмари поділені. Зате вони утворюють групи по два або три. Зсув фаз в групи з трьох частинок в три рази більше, ніж у попарних поєднаннях. «Це означає, що фотони у великих групах не лише інтегруються з другою часткою, а й усі троє взаємодіють один з одним», – пояснив співавтор Адитя Венкатрамани (Aditya Venkatramani) з Гарвардського університету.
Так вчені створили ще одне досі невідоме стану світла: світло з потрійною фотоновою «молекулою». В такому стані фотони реагують так ліниво, ніби їх маса стала менше, а швидкість зменшилася в порівнянні з нормальною: групи по троє приблизно в 10 000 разів повільніше, повідомили вчені.
Однак як виникають такі світлові молекули? Фізики припустили, що в атомному хмарі відбувається особливе взаємодія фотонів і атомів. Якщо вони починають контактувати, атом збуджується і утворює з фотоном поляритон – квазичастицу, що енергетично веде себе як гібрид. Якщо два або три фотона утворюють такий поляритон, їх атомні компоненти вступають у взаємодію і ніби стягують фотони, які до них причепилися.
Так виникає об’єднання між фотонами, пояснили вчені. Воно зберігається навіть тоді, коли фотони залишають атомна хмара, і атомний компонент поляритона залишається позаду. «Захоплює те, що фотони «пам’ятають» про те, що сталося в хмарі, – сказав колега Вулетича Сергіо Канту (Sergio Cantu). Через це, навіть покинувши атомна хмара, світлові частинки залишаються з’єднаними один з одним. Фотоничные димери і тримери володіють хвильовими функціями, які залежать від кількості парних фотонів і зберігають їх форму, кажуть фізики.
У майбутньому нова форма світла може дуже стати в нагоді, пояснюють вчені. Адже світлова «молекула» пропонує нові можливості в квантової кодуванні інформації. Також завдяки їм можна здійснювати ультрашвидкі, складні квантові розрахунки. Можна завдяки цьому коли-небудь створити лазерний меч, як в ” Зоряних війнах, залишається під питанням.
Тепер фізики хочуть дослідити, чи може світло стимулювати інші форми взаємодії – наприклад, до взаємного відштовхування. «Це все абсолютно нове, і ми зовсім не знаємо, чого очікувати, – сказав Вулетич. – Чи утворюють оттолкнутые фотони якусь регулярну схему? Відбувається щось зовсім нове? Це дійсно terra incognita».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *