Meroni optici de ordinul doi sau lumină care acționează ca feromagnet

Textura de centrifugare a unui ordin de ordinul doi (meron) de pe suprafața unei cavități birefringente. Credit: UW Physics, M. Krol

Oamenii de știință au arătat cum să structureze lumina astfel încât polarizarea sa să se comporte ca un colectiv de rotații într-un feromagnet formând jumătate de skyrmions (cunoscut și sub numele de meroni). Pentru a realiza acest lucru, lumina a fost prinsă într-un strat subțire de cristal lichid între două oglinzi aproape perfecte. Skyrmions se găsesc în general, de exemplu, ca excitații elementare ale magnetizării într-un feromagnet bidimensional, dar nu apar în mod natural în câmpuri electromagnetice (ușoare).

Unul dintre conceptele cheie ale fizicii și științei în general este noțiunea de „câmp” care poate descrie distribuția spațială a unei mărimi fizice. De exemplu, o hartă a vremii arată distribuțiile de temperatură și presiune (cunoscute sub numele de câmpuri scalare), precum și viteza și direcția vântului (cunoscute sub numele de câmp vector). Aproape toată lumea poartă un câmp vector pe cap: toți părul are o origine și un capăt, la fel ca un vector. În urmă cu mai bine de 100 de ani, LEJ Brouwer a dovedit teorema mingii cu blană care afirmă că o bilă cu blană nu poate fi pieptănată fără a crea vârtejuri, vârtejuri (vârtejuri) sau cercuri.

Meron Spin Texture

Câmpuri vectoriale de meroni și antimeroni de ordinul doi și doi. Credit: UW Physics, M. Krol

În magnetism, excitațiile elementare într-un câmp vectorial de magnetizare bidimensională au forma acestor vortexuri și se numesc skyrmions. Rotindu-ne în sensul acelor de ceasornic în jurul centrului acestui vortex, putem observa că vectorii atașați la punctele din spate ale căii noastre se pot roti de una sau mai multe ori, în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic (Figura 2). Cantitatea care descrie această caracteristică se numește vorticitate. Skyrmions și half-skyrmions (meroni) ai diferitelor vortexuri pot fi găsite în sisteme fizice diferite, cum ar fi materia nucleară, condensatele Bose-Einstein sau straturile magnetice subțiri. Ele sunt, de asemenea, utilizate în descrierea efectului cuantic Hall, cicloni, anticicloni și tornade. De un interes deosebit sunt configurațiile experimentale, în care pot fi create diverse câmpuri vectoriale la cerere și interacțiunile excitațiilor lor investigate.

Oamenii de știință de la Universitatea din Varșovia, Universitatea Militară de Tehnologie, Universitatea din Southampton, Institutul Skolkovo din Moscova și Institutul de Fizică PAS au demonstrat cum se structurează lumina astfel încât polarizarea sa să se comporte ca un mediu skyrmion (meró). Pentru a realiza acest lucru, lumina a fost prinsă într-un strat subțire de cristal lichid între două oglinzi aproape perfecte, cunoscute sub numele de cavitate optică. Prin controlul polarizării luminii incidente și a orientării moleculelor de cristal lichid, aceștia au fost capabili să observe meronii și anti-meronii de primul și al doilea ordin (prima observație experimentală) (vortexuri -2, -1, 1 și 2).

O cavitate optică relativ simplă plină cu cristale lichide permite oamenilor de știință să creeze și să investigheze stări exotice de polarizare a luminii. Dispozitivul poate fi utilizat pentru a testa comportamentul acestor excitații (anihilare, atracție sau respingere de skyrmions și meroni) într-o masă optică atunci când este combinat cu materiale optic mai exotice. Recunoașterea naturii interacțiunii dintre aceste obiecte poate ajuta la înțelegerea fizicii sistemelor mai complexe, care necesită metode experimentale mai sofisticate (de exemplu, temperaturi ultra-scăzute).

Referință: „Observarea texturilor de polarizare a meronului de ordinul doi în microcavități optice” de Mateusz Król, Helgi Sigurdsson, Katarzyna Rechcińska, Przemysław Oliwa, Krzystof Tyszka, Witold Bardyszewski, Andrzej Opala, Michał Matuszewka Z, G. Lagoudakis, G. Lagoudakis , 16 februarie 2021, TPTICA.
DOI: 10.1364 / OPTICA.414891

Fizica și astronomia au apărut pentru prima dată la Universitatea din Varșovia în 1816, sub Facultatea de Filosofie de atunci. În 1825 a fost creat Observatorul Astronomic. În prezent, institutele Facultății de Fizică includ Fizică Experimentală, Fizică Teoretică, Geofizică, Departamentul de Metode Matematice și un Observator Astronomic. Cercetarea acoperă aproape toate domeniile fizicii moderne, la scări de la cuantică la cosmologică. Personalul didactic și de cercetare al facultății include aprox. 200 de profesori universitari, dintre care 87 sunt angajați cu titlul de profesor. Facultatea de Fizică a Universității din Varșovia este frecventată de cca. 1000 de studenți și peste 170 de doctoranzi.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.