Tech

สถานะคลื่นสสารแปลกปลอมเปิดเผยในฟิสิกส์ของสสารควบแน่น

นักวิทยาศาสตร์จาก Skoltech และ University of Southampton สหราชอาณาจักรใช้วิธีการออปติคัลทั้งหมดได้สร้างโครงตาข่ายเทียมที่เรียกว่า Lieb lattice โหนดทั้งหมดในโครงข่ายมีโพลาไรทอน- ควอซิอนุภาคที่มีการกระตุ้นแบบครึ่งแสงและครึ่งสสารในเซมิคอนดักเตอร์ ตาข่ายโพลาริตันที่สร้างด้วยเลเซอร์ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่โดดเด่นสำหรับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น สามารถใช้ในการออกแบบอุปกรณ์ยุคหน้า เช่น คอมพิวเตอร์ออปติคัลที่อาศัยการจัดการการกระจายและไฟนำทาง ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม โพลาริทันจะสร้างสถานะของสสารหลายตัวที่เชื่อมโยงกัน เช่น คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ สิ่งนี้ทำให้เข้าถึงไดนามิกที่ไม่เชิงเส้นแบบกระจายที่แปลกใหม่ ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงตัดสินใจพิจารณาว่าคอนเดนเสทเหล่านี้มีพฤติกรรมอย่างไรในโครงข่ายแสงประดิษฐ์ ในการทำเช่นนั้น พวกเขาใช้โมดูเลเตอร์แสงเชิงพื้นที่ที่ตั้งโปรแกรมได้เพื่อจัดรูปร่างลำแสงเลเซอร์ให้เป็นโครงตาข่ายภายในโพรง โพลาริทันที่สร้างขึ้นทั้งสองมีจำนวนเพิ่มขึ้นและมีพลังมากขึ้นเมื่อสนามเลเซอร์มีความเข้มข้นมากที่สุด โพลาริทันเริ่มก่อตัวควบแน่นด้วยกำลังแสงเลเซอร์ที่สูงเพียงพอ ในกรณีนี้ คอนเดนเสทอาศัยศักยภาพสูงสุดของโครงตาข่าย ในระบอบการปกครองที่เรียกว่า ballistic นี้ คลื่นโพลาริตันพลังงานสูงที่เล็ดลอดออกมาจากคอนเดนเสทจะกระจัดกระจายและกระจายไปทั่วตาข่าย เมื่อค่าคงที่ของโครงตาข่ายลดลง คอนเดนเสทจะผ่านการเปลี่ยนเฟสจากระบบขีปนาวุธไปเป็นกรณีตรงข้ามของคอนเดนเสทที่ติดอยู่ลึกซึ่งขณะนี้อยู่ในค่าต่ำสุดที่อาจเกิดขึ้นของตาข่าย ระบบไม่สามารถตัดสินใจได้ว่าควรแยกคลื่นโพลาริตันหรือโลคัลไลซ์ที่ค่าคงที่แลตทิซระดับกลาง เป็นผลให้คอนเดนเสทแตกออกเป็นพลังงานหลายอย่าง นักวิทยาศาสตร์ยังแสดงให้เห็นอีกว่าโครงตาข่ายสามารถผลิตแถบคริสตัลที่ไม่มีการกระจายตัวได้อย่างสมบูรณ์ หรือที่เรียกว่าแถบแบน ภายในพื้นที่ราบ มวลอนุภาคจะกลายเป็นอนันต์อย่างมีประสิทธิผล ด้วยเหตุนี้ Lieb lattice แบบออปติคัลจึงได้รับการออกแบบให้มีแถบแบน ศาสตราจารย์ Pavlos Lagoudakis จาก Hybrid Photonics Lab กล่าวว่า “ห้องปฏิบัติการของเราได้พัฒนาความเชี่ยวชาญอย่างมากในด้านโครงข่ายแสงของคอนเดนเสทโพลาริตัน และด้วยงานนี้ เราได้ก้าวไปข้างหน้าอีกก้าวหนึ่ง ผลลัพธ์เหล่านี้จะน่าสนใจอย่างยิ่งต่อชุมชนวิทยาศาสตร์ในวงกว้างซึ่งประกอบไปด้วยทัศนศาสตร์ไม่เชิงเส้น ฟิสิกส์ของสสารควบแน่น อะตอมเย็น ฟิสิกส์ของสสารเบา และโพลาริโทนิกส์ นี่เป็นการสาธิตครั้งแรกของเฟสที่ไม่สำคัญของสสารและวิศวกรรมแบนด์ในโครงข่ายโพลาริตันที่สร้างด้วยแสง ก่อนหน้านี้ สถานะแบนด์แบนด์ในระบบโพลาริตันแสดงเฉพาะในโครงสร้างที่เขียนด้วยการพิมพ์หินเท่านั้น” นักฟิสิกส์ทดลอง Dr. Sergey Alyatkin จาก Skoltech และเพื่อนร่วมงานของเขา นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Dr. Helgi Sigurdsson จาก University of Southampton กล่าวเสริมว่า “งานของเราเป็นการสาธิตที่ดีมากเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการควบคุมแสงและความสมบูรณ์ในด้านโพลาไรโทนิกส์ ยิ่งเราศึกษาขั้วไมโครคาวิตีในโครงตาข่ายมากเท่าไร เราก็ยิ่งสังเกตเห็นผลกระทบที่น่าสนใจมากขึ้นเท่านั้น ผลลัพธ์ล่าสุดของเราได้เปิดเส้นทางสู่ฟิสิกส์ใหม่ของส่วนผสมแลตทิซที่ไม่อยู่กับที่ของควอซิเพิลที่เป็นคลื่นสสาร และเราไม่ได้จำกัดตัวเองให้อยู่แค่ตาข่ายที่ตรวจสอบประเภทเฉพาะ” การอ้างอิงวารสาร: Alyatkin, S. , Sigurdsson, H. , Askitopoulos, A. et al. ของเหลวควอนตัมของแสงในโครงข่ายกระเจิงแสงทั้งหมด แนท คอมมูนิตี้ 12, 5571 (2564). ดอย: 10.1038/s41467-021-25845-4

Back to top button