Afbeelding: Populaire Wetenschap Maandelijks
Wanneer je het licht zien, je kijkt naar fotonen uitgespuugd door een aangeslagen atoom. Maar wat als in plaats van licht, een aangeslagen atoom bracht een golf van materie?
Dat is wat een team van fysici heeft gedaan, ze creëerden een experiment dat spuugt atomen door hetzelfde proces waarbij atomen normaal licht uitzenden, de zogenaamde “spontane emissie.” Zo raar dat misschien ook klinkt, ze geïnteresseerd bent in een nog meer ongrijpbaar fenomeen: het vreemde gedrag van een zaak genaamd fotonische kristallen.
“Het is een nieuw systeem dat een rijke speeltuin,” studie auteur Dominik Schneble van Universiteit van Stony Brook vertelde Gizmodo. Schneble voelde het zou een handig hulpmiddel om de studie van systemen voor het genereren van licht—zoals fotonische kristallen.
Fotonische kristallen zijn vormen van materie door die bepaalde frequenties (voornamelijk wit) van licht kan niet reizen. Dit zijn stoffen die bestaan in de natuur in de vorm van een aantal dieren, kleuren patronen, en hebben veel toepassingen in het creëren van high-tech optische apparatuur.
Licht heeft wacky eigenschappen als beperkt tot deze fotonische kristallen. Zij kunnen ervaren “fractionele verval,” waar het systeem op een of andere manier zowel uitgezonden en niet uitgezonden zijn licht op hetzelfde moment—in principe, het atoom in een aangeslagen kwantumtoestand van enthousiast en niet enthousiast. En meestal, atomen spuwen hun licht vrij snel nadat ze zijn enthousiast. Maar in fotonische kristallen, deze atomen kunnen blijven enthousiast zonder te spugen hun licht voor een lange tijd, studie auteur Ludwig Krinner van Stony Brook vertelde Gizmodo.
Deze zijn rare gedrag dat moeilijk te begrijpen, want het is echt alleen maar mogelijk om ze te bekijken via het licht dat laat het kristal. Dus de wetenschappers een systeem gecreëerd dat zou vertonen hetzelfde gedrag en zou ook kunnen observeren het allemaal gebeurt. Hun werk is gepubliceerd in Nature.
Net als vele vreemde natuurkunde voorschotten, dit onderzoek begint met een Bose-Einstein condensaat, een systeem waarin de atomen worden gehouden op ultra-koude temperaturen. Die atomen dan vertonen vreemd gedrag van de quantum mechanica, maar op een schaal die groot genoeg is om te worden waargenomen door wetenschappers.
Het nieuwe systeem gezien de manier waarop vele van Bose-Einstein condensaat experimenten, met lasers onderscheppen van rubidium atomen. De interactie van de lasers gemaakt van een rechte lijn van potentiële energie putten—beeld een enkele rij van een eierdoos. Ze vulde de wells met koud rubidium atomen dat kan in één van twee staten, die ze de naam “red” en “blue.” “Rood” rubidium atomen vast binnen de muren van de energie putten. Maar “blue” zou voorbijgaan aan de muren volledig, en het bewegen van de laser-opgelegde grenzen. Het toevoegen van een oscillerend magnetisch veld kon de atomen om te schakelen tussen deze twee staten.
De natuurkundigen hun doel bereikt, en de putten spontaan uitgezonden een golf van de “blauwe” rubidium atomen, zoals een atoom spontaan uitzenden van fotonen. Dit staat bekend als een materiegolf.
Het systeem nam op die vreemde eigenschappen eerder weten alleen te bestaan in fotonische kristallen, zoals fractional verval.
Deze kwestie-wave systems kan natuurkundigen om iets te studeren moeilijk te bestuderen in fotonische kristallen, Alejandro González Tudela en J. Ignacio Cirac, fysici voor het Max Planck Instituut van Quantum Optica in Duitsland niet in het onderzoek betrokken, schreef in een commentaar dat ze doorgegeven aan Gizmodo. De toegang tot de regio ‘ s in fotonische kristallen, waar het licht wordt gegenereerd en reist kan moeilijk zijn. De zaak-wave lab setup biedt een nauwkeurige analoge geven wetenschappers een idee van hoe deze fotonische kristallen werken.
Dit onderzoek lijkt duister, maar het is spannend om dezelfde reden vele andere esoterische natuurkunde ontdekkingen spannend zijn. Ze zijn een manier voor ons om meer informatie over sommige van de vreemdste verschijnselen in het heelal.
[Natuur]