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

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.