Enheden skaber negativ masse - og en ny måde at generere lasere på

De fleste objekter reagerer på forudsigelige måder, når kraft påføres dem - medmindre de har "negativ masse". Og så reagerer de nøjagtigt modsat, hvad du ville forvente.

Nu er det lykkedes forskere ved University of Rochester at skabe partikler med negativ masse i en atomtynd halvleder, ved at få det til at interagere med begrænset lys i en optisk mikrohule.

Dette alene er "interessant og spændende ud fra et fysikperspektiv, "siger Nick Vamivakas, en lektor i kvanteoptik og kvantefysik ved Rochester's Institute of Optics. "Men det viser sig også, at den enhed, vi har oprettet, præsenterer en måde at generere laserlys med en trinvis lille mængde strøm."

Enheden, beskrevet i Nature Physics, består af to spejle, der skaber en optisk mikrohule, som begrænser lyset i forskellige farver i spektret afhængigt af, hvordan spejlene er anbragt.

Forskere i Vamivakas 'laboratorium, herunder co-lead forfattere Sajal Dhara (nu med Indian Institute of Technology) og ph.d. studerende Chitraleema Chakraborty, indlejret en atomtynd molybdæn -diselenid -halvleder i mikrohulen.

Halvlederen var placeret på en sådan måde, at dens interaktion med det begrænsede lys resulterede i små partikler fra halvlederen - kaldet excitoner - kombineret med fotoner fra det begrænsede lys til dannelse af polaritoner.

"Ved at få en exciton til at opgive noget af sin identitet til en foton for at skabe en polariton, vi ender med et objekt, der har en negativ masse forbundet med det, "Forklarer Vamivakas." Det er sådan en tankevækkende ting at tænke på, fordi hvis du prøver at skubbe eller trække i den, det vil gå i den modsatte retning fra, hvad din intuition ville fortælle dig. "

Andre forskningsgrupper har eksperimenteret med lignende enheder, Vamivakas siger, men dette er den første enhed til at producere partikler med negativ masse.

Selvom applikationer "stadig er på vej væk, "Vamivakas tilføjer, hans laboratorium vil fortsætte med at udforske:

• Hvordan enheden kan fungere som et substrat til fremstilling af lasere. "Med polaritonerne, vi har skabt med denne enhed, recepten for at få en laser til at fungere er helt anderledes, "Vamivakas siger." Systemet begynder at lasere med et meget lavere energiindgang "end traditionelle lasere, der nu er i brug.
• De fysiske konsekvenser af at skabe negativ masse i enheden. "Vi drømmer om måder at anvende skub og træk - måske ved at anvende et elektrisk felt på tværs af enheden - og derefter undersøge, hvordan disse polaritoner bevæger sig rundt i enheden under anvendelse af ekstern kraft."