Metode fundet til at få fotoner til at frastøde hinanden i en ultrakold atomgas

Et team af forskere fra MIT, Harvard University og University of Beograd har fundet en måde at få fotoner til at frastøde hinanden inde i en sky af ultrakold atomgas. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Naturfysik , gruppen beskriver eksperimenter, de udførte, der involverede kobling af fotonerpar til atomare tilstande, og hvad de lærte af dem.

Fotoner har ikke masse eller ladning, det er derfor, de har ringe eller ingen virkning på hinanden, når de krydser veje; de hverken tiltrækker eller frastøder hinanden. Men at tvinge dem til at tiltrække eller frastøde hinanden kan give forskere mulighed for at skabe unikke materialer. Forskere har undersøgt måder at tvinge dem til ved hjælp af en række forskellige tricks. Tilbage i 2013, for eksempel, to af medlemmerne af det nuværende team arbejdede sammen om et projekt, hvor fotoner blev lavet til at tiltrække hinanden under de rette omstændigheder - ved at skyde dem ind i en sky af ultrakold gas, som satte dem i en Rydberg-tilstand, gør dem lidt klæbrige med hinanden. Forsøg på at bruge en lignende teknik var skuffende, imidlertid, fordi det krævede at flytte brydningsindekset i modsatte retninger.

I denne nye indsats, forskerne har prøvet en lignende tilgang med et nyt twist - kobling af par fotoner på samme tid til to atomtilstande i det samme atom, to gange. Dette gjorde det muligt for teamet at indstille lysets bølgelængde for at tvinge fotoner til at forlade gasskyen på samme tid - et middel til at bevise, at polaritoner kan tiltrække eller frastøde hinanden. Og det gjorde det muligt for dem at demonstrere tre-legeme frastødning mellem kvasipartiklerne.

Forskerne bemærker, at efter at have demonstreret både tiltrækning og en frastødende kraft med fotoner øger muligheden for at gøre begge dele på forskellige afstande - kortdistance frastødning, langdistance attraktion, for eksempel - og ideen om at skabe molekylære strukturer ud af dem. De forestiller sig strukturer med en krystallinsk orden, der ville være ulig alt, der findes i naturen - og materialer med foranderlige parametre, der ikke ville være mulige ved hjælp af naturligt stof.

© 2020 Science X Network