Olivenolie fører til opdagelse af ny universel lov om faseovergange

En simpel dråbe olivenolie i et system af fotoner, der hopper mellem to spejle, har afsløret universelle aspekter ved faseovergange i fysik. Forskere ved AMOLF brugte et oliefyldt optisk hulrum, hvor lys undergår faseovergange, der ligner dem i kogende vand. Systemet, de studerede, har hukommelse, fordi olien får fotoner til at interagere med sig selv. Ved at variere afstanden mellem de to spejle og måle lysoverførsel gennem hulrummet, de opdagede en universel lov, der beskriver faseovergange i systemer med hukommelse. Disse resultater offentliggøres den 15. april i Fysisk gennemgangsbreve .

Forskningsgruppen Interacting Photons på AMOLF undersøger ikke -linearitet og støj i fotoniske systemer. Et af sådanne systemer er et hulrum, dannet af to spejle, der vender mod hinanden på en tæt afstand. I hulrummet, lyset hopper frem og tilbage, når det reflekteres af spejlene. At sætte noget inde i sådan et optisk hulrum, ændrer systemets egenskaber. "Vi skabte et system med hukommelse ved at placere en dråbe olivenolie inde i hulrummet, "siger gruppeleder Said Rodriguez." Olien formidler effektive foton-foton-interaktioner, som vi kan se ved at måle transmissionen af ​​laserlys gennem dette hulrum. "

Scanningshastighed

Rodriguez og hans ph.d. studerende Zou Geng og Kevin Peters analyserede transmissionen, mens de øgede og reducerede afstanden mellem de to spejle ved forskellige hastigheder. De fandt ud af, at mængden af ​​lys, der transmitteres gennem hulrummet, afhænger af spejlenes bevægelsesretning. "Lysoverførslen gennem hulrummet er ikke-lineær. I en vis afstand mellem spejlene er mængden af ​​transmitteret lys afhænger af, om vi åbner hulrummet eller lukker det, "Rodriguez forklarer." Denne adfærd kaldes hysterese. Det observeres også i visse faseovergange, som i kogende vand eller magnetiske materialer. "

Universel

Imidlertid, i hulrummet med olivenolie, hysterese er ikke altid til stede, observerede forskerne, da de øgede den hastighed, hvormed hulrummet åbner og lukker. Rodriguez:"I hurtigere scanninger, vi så hysteresen forsvinde som en funktion af scanningshastigheden. Dette sker med en universel hastighed, uafhængigt af parametre som lysintensitet eller styrken af ​​ikke-lineariteten. De ligninger, der beskriver, hvordan lys opfører sig i vores oliefyldte hulrum, ligner dem, der beskriver samlinger af atomer, superledere og endda højenergifysik. Derfor, den universelle adfærd, vi opdagede, vil sandsynligvis også blive observeret i sådanne systemer. "

Kobling af hulrum

Selvom det ville være interessant at undersøge den universelle skaleringsadfærd i andre systemer med hukommelse, Rodriguez vil holde sit fokus på oliefyldte hulrum. "Vores system har en stærk optisk ikke-linearitet ved stuetemperatur, som giver muligheder for potentielle applikationer, "siger han." Vi undersøger i øjeblikket, hvad der sker, når vi kobler to eller flere hulrum. Fordi hvert system har hukommelse, en række hulrum kan i sidste ende være nyttige som beregningsværktøj, eller måske endda i registreringsapplikationer. "