Un experiment inovator ia „instantanee” de lumină, oprește lumina și folosește lumina pentru a schimba proprietățile materiei

Lumina se deplasează cu o viteză de aproximativ 300.000.000 de metri pe secundă sub formă de particule de lumină, fotoni sau altele asemenea sub formă de unde de câmp electromagnetic. Experimentele conduse de Hrvoje Petek, profesor la RK Mellon în cadrul Departamentului de Fizică și Astronomie, au examinat idei despre originile luminii, luând instantanee de lumină, oprind lumina și folosind-o pentru a schimba proprietățile materiei.

Petek a colaborat cu studenții și colaboratorii profesorul Chen-Bin (Robin) Huang de la Universitatea Națională Tsing Hua din Taiwan și Atsushi Kubo de la Universitatea Tsukuba din Japonia la experimente. Descoperirile lor au fost raportate în lucrarea „Cvasiparticule topologice plasmonice la scară nanometrică și femtosecundă”, care a fost publicată pe 24 decembrie 2020, numărul Natură revistă.

Petek l-a acreditat pe studentul absolvent Yanan Dai pentru previziunea și munca în acest proces.

„Rezultatul cercetării este că Yanan, care a efectuat experimentele și a oferit modelarea teoretică, a arătat că a fost educat cu mult dincolo de nivelul profesorului său și că ar putea interpreta incisiv proprietățile topologice nanologice. și interacțiunile câmpurilor optice ”, a spus el. .

Echipa a efectuat un experiment de microscopie ultrarapidă, în care au captat impulsuri de lumină verde de 20 fs (2 × 10-14 s), cu lungimea undelor de fluctuație în densitatea electronilor de lumină, cunoscute sub numele de polaritoni ai plasmonului. și și-a imaginat răspândirea pe o suprafață argintie la viteza luminii. Dar au făcut-o cu o răsucire, astfel încât undele luminoase s-au unit din două părți pentru a forma un vortex de lumină unde undele luminoase par să circule printr-un miez comun staționar ca un vârtej de valuri. Ar putea genera un film despre modul în care undele de lumină sunt amestecate pe scara lungimii de undă a nanometrilor lor (10-9 m) de imaginea electronilor pe care doi fotoni de lumină care se unesc provoacă emisie de suprafață.

Adunarea tuturor acestor electroni cu un microscop electronic formează imagini pe unde trecuse lumina, permițând cercetătorilor să-și facă instantaneul. Desigur, dacă nimic nu este mai rapid decât lumina, nu vă puteți face instantaneul, dar trimițând două impulsuri de lumină cu o distanță de timp avansată în pași de 10-16 s, vă puteți imagina cum se unesc undele de lumină determinând amplitudinea articulară să crească și să cadă în puncte fixe din spațiu formând un vortex ușor pe scara nano (10-9 m) -femto (10-15 s).

Aceste vârtejuri luminoase se formează atunci când iluminați indicatorul laser roșu sau verde pe o suprafață aspră și vedeți o reflectare a petelor, dar au și o semnificație cosmologică. Câmpurile de vortex luminos pot provoca tranziții în ordinea fazei mecanice cuantice în materialele în stare solidă, astfel încât structura materialului transformat și imaginea sa în oglindă nu se pot suprapune. Cu alte cuvinte, direcția de rotație a vortexului generează două materiale topologic diferite.

Petek a spus că aceste tranziții de fază topologică sunt în fruntea cercetării fizice, deoarece se crede că sunt responsabile pentru unele aspecte ale structurii Universului.

“Chiar și forțele naturii, inclusiv lumina, se crede că au apărut ca o simetrie care rupe tranzițiile unui câmp primordial. Prin urmare, capacitatea de a înregistra câmpuri optice și vârtejuri plasmonice în experiment deschide calea pentru studii de microscopie ultrarapidă a tranzițiilor de fază legate de lumina inițiată în materiale condensate la scară de laborator ”, a spus el.

Referință: „Cvasiparticulă topologică plasmonică la scară nanometrică și femtosecundă” 24 decembrie 2020, Natură.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.