Дослідники вперше сфотографували формування квазічастинок в режимі реального часу

45 Views Comment Off

Дослідницька група з університету Інсбрука, Австрія, разом з вченими з Гарвардського університету, Технологічного університету Мюнхена і університету Монаша, Австралія, провела низку експериментів з надохолодженим квантовим газом, що дозволило їм вперше в історії спостерігати за процесом формування поляронів в режимі реального часу.

Поняття квазічастинки є вельми потужним інструментом, який дозволяє описати деякі процеси, що відбуваються в системах, що складаються з декількох різнотипних фізичних об’єктів, таких, як тверді матеріали. Наприклад, коли електрон переміщується всередині матеріалу, він своїм електричним зарядом створює поляризацію інших оточуючих його частинок. Це “поляризована хмара” рухається разом з електроном і отриманий просвіт можна розглядати як квазічастинку, звану поляроном.

“Полярон можна уявити собі як лижника, що спускається з гори в сніговий день” – розповідає Рудольф Грімм (Rudolf Grimm), глава дослідницької групи, – “Цей лижник оточений рухомою разом з ним хмарою сніжинок. Все це формує фізичну систему, що має трохи відмінні властивості від лижника, який не оточений хмарою сніжинок”.

Одна з основних проблем досліджень, пов’язаних з квазічастинками різних типів, полягає в труднощах вимірювань їх параметрів. “Деякі квазічастинки існують тільки протягом атосекунд часу. За такий короткий проміжок важко виміряти навіть їх основні параметри, а спостерігати за процесом їх формування ще важче, адже він відбувається ще швидше”.

Для спостережень за процесами формування квазічастинок вчені використовували надохолоджений квантовий газ, який є ідеальною платформою для вивчення безлічі фізичних явищ і екзотичних станів матерії. Такий газ створюється в середовищі, яка дозволяє реалізувати управління його станом і управління взаємодією частинок, що входять до складу цього газу. Як і в багатьох інших випадках, квантовий газ створювався всередині вакуумної камери, де в надрах пастки, складеної з лазерних променів, були укладені атоми одного з ізотопів літію, перемішані з атомами ізотопу калію в центрі “газової хмари”. Для керування взаємодією між атомами використовувалися магнітні поля.

“У конденсованій речовині тимчасові рамки процесів формування квазічастинок знаходяться в проміжку близько 100 атосекунд” – розповідає Рудольф Грімм, – “Ми ж спостерігали за процесами, що відбуваються в набагато менш щільному середовищі, в якому час формування поляронів склало кілька мікросекунд”.

“Для спостережень за формуванням поляронів в режимі реального часу нам довелося розробити кілька принципово нових методів” – розповідає Рудольф Грімм, – “Дослідження цих квазічастинок і, можливо, деяких інших, проведені точно таким же чином, дозволять нам краще зрозуміти квантово-фізичні властивості надшвидких електронних пристроїв, які в недалекому майбутньому зможуть стати основою більш потужної і більш ефективної електроніки”.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404