Et nyt materiale til lys-stof-interaktioner

Forskere fra Ecole Polytechnique Federale de Lausanne har koblet et nyt materiale med lys på niveau med en enkelt foton. Præstationen åbner muligheder for bedre at kontrollere og forstå egenskaberne ved kvante-korrelerede systemer, hvor teoretiske beregninger er svære.

Der er en stor gruppe af materialer, som fysikere omtaler som "stærkt korrelerede, "som omfatter isolatorer og elektroniske materialer, der har usædvanlige elektroniske og magnetiske egenskaber, eller endda neutroner i neutronstjerner. Deres egenskaber skyldes det faktum, at deres bestanddele interagerer meget stærkt med hinanden:nye funktioner opstår på det kollektive niveau, der ikke findes i isolerede partikler.

De unikke egenskaber ved stærkt korrelerede materialer er ofte teknologisk nyttige, og bruges således i superledende magneter og magnetisk lagringsteknologi, men også i de nye "kvanteteknologier".

Nu, videnskabsmænd ledet af Jean-Philippe Brantut ved EPFL's Institute of Physics, har opdaget det første kompleks, stærkt korreleret materiale, hvis bestanddele er stærkt koblet til lys på enkeltfotonniveau. Materialet er, hvad forskerne kalder en "Fermi-gas, " som dybest set er en gas af neutrale atomer, der er kølet ned meget tæt på det absolutte nulpunkt. atomer, der tilhører den samme familie af partikler end elektroner eller neutroner, viser lignende stærke korrelationseffekter.

Ved at placere denne Fermi-gas mellem to stærkt reflekterende optiske spejle, en "boks til lys, " forskerne opdagede, at interaktioner med lys kan gøres uhørt stærke. "Vi vil nu bruge dette til bedre at kontrollere og forstå egenskaberne ved kvantekorrelerede systemer, hvor teoretiske beregninger er vanskelige, " siger Brantut. "Omvendt, dette kunne gøre det muligt yderligere at bruge stærkt korreleret stof til kvanteteknologiapplikationer, hvor grænseflade med lys er en forudsætning. "