Işığın temel parçacıkları olan fotonların birbirlerine çarpmamak gibi enteresan özellikleri vardır.
Chicago Üniversitesi fizikçileri şimdi fotonların maddeyi oluşturan parçacıklar gibi davranmasını sağlamak için yeni ve oldukça esnek bir yol buldular.
Muhtemelen ışın kılıcını bulamadık, ancak fotonların çarpışması hala bazı fantastik teknolojilerin önünü açabilir.
Işık ve Elektron’un Etkileşimi
Kütlesi olmayan bu ışın parçacıklarını elde etmenin yolu bir atomun sessiz sınırları içinde buluşmalarını sağlamak ve özelliklerini elektronunkilerle birleştirmek. Araştırmacılar, laboratuvarlarda bu etkileşimleri birkaç yıldır inceliyorlar. Elektron-foton ortaklıkları, polariton adı verilen bir tür “hibrit” quasi parçacık oluşturuyor.
Işık benzeri niteliklere sahip olmak, polaritonların uzayda hızlı bir şekilde hareket etmesine izin verirken, aynı zamanda atomik birleşme odalarıfiziksel etkileşime girdiklerini belirliyor. Düşük kütleli, foton benzeri parçacıklar bilgi işlem ve şifreli iletişimde büyük potansiyele sahiptir, bu nedenle fizikçiler onları kontrol etmede iyi bir yol bulmaya istekliler.
Chicago Üniversitesi ‘nden fizikçi Logan Clark, “Ama bir sorunla karşı karşıyayız, çünkü fotonlar yalnızca elektron orbitalleri çok özel enerjilere sahip olan atomlarla etkileşime giriyor” diyor.
Clark, doğru şekilde salındıklarında elektron orbitallerini kopyalara bölen kuantum fiziğinin bir tutamını kullanarak, atomik enerji seviyelerinin karmaşıklığını manipüle etmenin yollarına bakıyordu.
Clark, “Kopyaları her zaman amaçtan çok yan etki olarak gördük” diyor.
“Ama bu sefer, kopyalarımızı oluşturma niyetiyle elektronlarımızı fırlattık.”
Sadece doğru kuantum biçimde titremeye yarayan bir parçacık elde etmek, Floquet mühendisliğinin uygulanmasını gerektirir. Clark ve ekibi elektronları, uyarılmış bir rubidyum atomu içinde etkileştirmek için lazer kullandılar ve atomun renk spektrumunu etkili bir şekilde değiştirebilecek şekilde etkilediler.
Genellikle atomlar yörünge değiştirmeyi sevmezler. Örneğin Hidrojen, evrenin neresinde olursa olsun aynı renk spektrumunu yayar; bu uzayda onu veya diğer unsurları tanımlamamıza yardımcı olan bir özelliktir.
Ancak fizikçiler rubidyum elektronlarının yörüngelerini doğru şekilde toplayarak yörüngelerini değiştirebilirler. Lazeri tam olması gerektiği gibi ayarlamak daha sonra her bir yörüngeden bir takım yeni enerji seviyeleri üreten bir titreşim sağlanmasına yol açıyor.
Bu, fotonları çoklu seviyelerde çalışan klonlanmış elektron orbitalleriyle birleştirip, araştırmacıların Floquet polaritonu olarak adlandırdığı quasi parçacık üzerinde değişiklik yaratma meselesi. Daha yaygın olan çeşitlilikte olduğu gibi, bu melezler elektron ile etkileşimi sayesinde azar miktarda kütle veışık özelliklerine sahiptir.
Clark, “Floquet polaritonları sürprizlerle dolu; zaman geçtikçe onları daha iyi anlamaya devam ediyoruz” diyor. “Bir sonraki işimiz bu çarpışan fotonları ışığın topolojik ‘akışkanlarını’ yapmak için kullanmak olacak.
Bu muazzam bir görev olacak.” Çeşitli kaynaklardan gelen ışığın tonlarını eşleştirmek için Floquet mühendisliğini kullanmak, kesinlikle kuantum teknolojilerinin ilerlemesine yardımcı olacak, ancak ışık ve madde etkileşimlerini incelemek için yeni yollar sağlamayacak.
Polaritonlar, bilim kurgu ışığının sağlam fenerleri değillerdir, ama yine de geleceği aydınlatabilirler.
Bu araştırma, Nature Letters’te yayınlandı.
Editör / Yazar : Cihan Lale
Bunları da okuyabilirsiniz:
Fizikçiler Zaman Makinesi İçin Matematiksel Bir Model Bulduklarını Açıkladı
Fizikçiler Schrödinger’in Kedisini Gerçekten Kurtarabilir mi?
Bilim insanları kuantum dolaşıklığının ilk fotoğrafını çektiler
