Ученые впервые создали устойчивые гигантские вихри в так называемом поляритонном конденсате – экзотической квантовой материи, которая состоит из квазичастиц поляритонов. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Communications, кратко об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий.
"Полученный результат наглядно показывает, что поляритоны могут быть очень удачной "песочницей" для исследования сложных природных явлений. Нам удалось продемонстрировать систему, которая имеет много общего с излучающей черной дырой или, если хотите, белой дырой", – рассказал один из авторов исследования, профессор Сколковского института науки и технологий Павлос Лагудакис.
Сколтех. Фото: Sk.ru.
Поляритоны – это квазичастицы, которые состоят из электрона и частицы света, непрерывно взаимодействующих друг с другом. Недавно российские физики обнаружили, что поляритоны и экситоны, еще один тип квазичастиц, сложенный из электрона и "дырки", области с положительным зарядом, можно использовать для создания так называемого конденсата Бозе – Эйнштейна при комнатной температуре.
Конденсат Бозе – Эйнштейна представляет собой экзотическую квантовую форму материи, похожую по некоторым свойствам на газ и жидкость. Он состоит из множества атомов или других частиц, охлажденных почти до абсолютного нуля. Это облако ведет себя как один гигантский атом, подчиняясь законам квантовой физик. Из-за этого конденсат Бозе – Эйнштейна считается привлекательным материалом для создания квантовых компьютеров, сенсоров и решения множества других задач.
Ученые давно задумываются, можно ли использовать поляритоны для создания еще одного экзотического квантового объекта – стабильного гигантского вихря, который заставляет окружающие его квазичастицы вращаться вокруг некоторой точки. Прежние попытки осуществить это оканчивались неудачей, так как квантовая воронка быстро распадалась на части.
В ходе новой работы ученые из России и Великобритании обнаружили, что для поляритонных конденсатов, скоплений из большого числа этих квазичастиц, внутри которых крупные квантовые воронки остаются стабильными на протяжении достаточно долгого времени, эта проблема не характерна. Это позволяет проводить эксперименты с ними и использовать подобные вихри для решения разных практических задач.
Для создания подобных вихрей достаточно создать несколько скоплений поляритонов и уложить их в структуру, напоминающую по своей форме многоугольник с нечетным числом граней. Их взаимодействия друг с другом приведут к тому, что в точке их соприкосновения возникает гигантский квантовый вихрь, управляющий движением большого числа отдельных квазичастиц.
По словам исследователей, создание подобных квантовых воронок не только позволит физикам более детально изучить свойства подобных объектов, но и использовать их для создания лазеров с уникальными характеристиками и других оптоэлектронных приборов.
Источник: nauka.tass.ru