В Сколтехе научились контролировать состояния квантовой жидкости с помощью лазерного луча
Исследователи из Сколтеха и Саутгемптонского университета продемонстрировали полностью оптический метод создания искусственных решеток, в узлах которых расположены экситон-поляритоны — квазичастицы в полупроводниках, состоящие одновременно из света и материи. Так называемая решетка Либа, которая обычно не встречается в природе, позволила коллективу провести ряд значимых наблюдений в области физики конденсированного состояния. Созданные с помощью лазерного излучения искусственные решетки квазичастиц могут быть использованы для разработки устройств нового поколения, таких как оптические вычислители, требующие прецизионного контроля над параметрами системы.
Работа опубликована в журнале Nature Communications. В так называемом режиме сильного взаимодействия света с веществом электронные возбуждения в полупроводнике, расположенном в микрорезонаторе, состоящем их двух зеркал, оказываются неразрывно связанными с локализованными фотонами внутри микрорезонатора. В результате возникают новые квантовые состояния — экситон-поляритоны, или, для краткости, поляритоны.
С помощью последних можно исследовать уникальные гибридные системы «материя — волна», а также иные явления в фотонных системах на микромасштабе. При определенных условиях поляритоны могут образовывать когерентные многочастичные состояния материи, подобные конденсатам Бозе — Эйнштейна (реализованным на ультрахолодных атомах), обеспечивая возможность для исследования нелинейной динамики в системах с диссипацией энергии.
Ученые решили выяснить, каким образом конденсаты ведут себя в искусственных оптических решетках Либа. Такие решетки нетипичны для природы, однако представляют огромный интерес для фундаментальный науки. Исследователи использовали программируемый пространственный модулятор света, позволяющий создать оптическую решетку желаемой геометрии и спроецировать ее изображение на поверхность полупроводникового образца.
В областях, где лазерное излучение было наиболее интенсивным, наблюдалось увеличение не только количества генерируемых поляритонов, но и их энергии. При достаточно высокой мощности лазерного излучения поляритоны начинали конденсироваться на максимумах создаваемого лазером «потенциального ландшафта», то есть в узлах решетки. При таком «баллистическом» режиме распространения поляритонов, последние с высокой энергией быстро покидают область конденсации, рассеиваясь и дифрагируя на решетке.
По наблюдениям ученых, при уменьшении периода решетки происходил фазовый переход системы конденсатов от баллистического к обратному режиму, при котором захваченные в ловушку поляритоны конденсировались в потенциальных минимумах в решетке. При промежуточных значениях периода решетки искусственно созданная система не могла «определиться» между локализацией и делокализацией поляритонных волн, а сконденсировавшиеся поляритоны распадались на состояния с разным уровнем энергии. Такой переход в поляритонных решетках никогда ранее не наблюдался.
Затем ученые продемонстрировали возможность получения необычного для физики твердого тела явления — полностью бездисперсионных состояний квазичастиц, или плоских зон, в которых с формальной стороны поляритоны обладают фактически бесконечной массой.
В числе соавторов опубликованного исследования — молодые исследователи из лаборатории гибридной фотоники Сколтеха под руководством профессора Павлоса Лагудакиса, который так прокомментировал полученные результаты: «Наша лаборатория накопила большой опыт исследования оптических решеток с конденсатами поляритонов. Данное исследование — еще один шаг в этом направлении. Полученные результаты представляют большой интерес для широкого сообщества ученых, занимающихся проблемами нелинейной оптики, физики конденсированного состояния, холодных атомов и поляритоники.
Нам впервые удалось продемонстрировать существование нетривиальных фаз материи и способов создания так называемых плоских зон в оптически генерируемых поляритонных решетках. Ранее такие состояния с плоскими зонами в поляритонных системах наблюдались только в структурах, создаваемых методами литографии».
Первый автор статьи, экспериментатор, сотрудник Сколтеха кандидат физико-математических наук Сергей Аляткин и его коллега, физик-теоретик доктор Хелги Сигурдссон из Саутгемптонского университета добавляют: «Наша работа — наглядная демонстрация достижений в области оптического контроля над системой и широких возможностей поляритоники.
Чем больше мы изучаем поляритоны в решетках в микрорезонаторах, тем более интересные эффекты мы наблюдаем. Наши последние результаты открывают новые возможности для исследования неизученной области — физики нестационарных систем с гибридными квазичастицами, и мы не намерены ограничиваться в нашей работе конкретным типом исследуемой системы».
Telegram 
Дзен 
VK Ученые использовали квантовые процессоры для расчета поведения атомов внутри жидкой соли, из которой образуется топливо для термоядерного синтеза. Модель с высокой точностью рассчитала химические связи внутри заряженной жидкости. Это поможет инженерам быстрее подобрать состав компонентов для будущих электростанций.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Американское военное ведомство опубликовало четвертую часть материалов о неопознанных летающих объектах. Собственно новых файлов не так много: как и в прошлые разы, значительная часть опубликованного была известна ранее. Однако есть детали, которые действительно интересны и указывают на объекты, чья природа не может быть легко объяснена в рамках известного землянам на сегодняшний день.
Ученые Сеченовского Университета выявили генетические особенности, связанные с развитием разных клинических форм ювенильной склеродермии — редкого аутоиммунного заболевания, которое приводит к поражению кожи, сосудов и соединительной ткани. Исследование показало, что полиморфизм ряда генов,участвующих в патогенезе склеродермии предрасполагает к развитию разных клинических форм болезни. В перспективе эти данные могут позволить точнее прогнозировать течение заболевания и подбирать терапию индивидуально.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно