यूके में शोधकर्ताओं ने गणना की है जो दिखाती है कि बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) नामक एक विदेशी अवस्था में अल्ट्रा-कोल्ड परमाणुओं में हेरफेर करने के लिए "ट्विस्टेड लाइट" का उपयोग कैसे किया जा सकता है। सैद्धांतिक मॉडल का उपयोग करना, ग्रांट हेंडरसन और यूके के यूनिवर्सिटी ऑफ स्ट्रैथक्लाइड के सहयोगियों ने पाया कि प्रकाश के कॉर्कस्क्रू-आकार के तरंगों और बीईसी के बीच बातचीत के माध्यम से प्रकाश-पदार्थ सॉलिटॉन उत्पन्न किए जा सकते हैं।
बीईसी पदार्थ की एक विदेशी अवस्था है, जिसमें समान परमाणुओं की गैस को निरपेक्ष शून्य के करीब ठंडा किया जाता है। यह परमाणुओं के एक बड़े अंश को निम्नतम क्वांटम अवस्था में ले जाता है, और जब ऐसा होता है तो गैस की भौतिकी को मैक्रोस्कोपिक तरंग फ़ंक्शन द्वारा परिभाषित किया जाता है।
बीईसी की एक विशेष रूप से दिलचस्प विशेषता सॉलिटॉन हैं, जो तरंग पैकेट हैं जो यात्रा के दौरान अपने आकार को बनाए रखते हैं। सॉलिटॉन भी क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में पाए जाते हैं, जिनमें हाइड्रोडायनामिक्स, फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री और सुपरकंडक्टर्स शामिल हैं।
एक स्थानिक ऑप्टिकल सॉलिटॉन तब होता है जब किसी माध्यम में प्रकाश का विवर्तन आत्म-केंद्रित द्वारा सावधानीपूर्वक संतुलित किया जाता है। आत्म-केंद्रित एक गैर-रेखीय प्रभाव है जिसमें प्रकाश स्वयं माध्यम के ऑप्टिकल गुणों को बदलता है।
घुमा द्विध्रुव
अपने अध्ययन में, हेंडरसन की टीम ने एक अधिक जटिल परिदृश्य की खोज की। गाऊसी तीव्रता वितरण के साथ एक पारंपरिक लेजर बीम के बजाय, उन्होंने "मुड़" प्रकाश माना। यह एक वेवफ्रंट के साथ प्रकाश है जो कॉर्कस्क्रू की तरह यात्रा की अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है। ये बीम कक्षीय कोणीय गति को ले जाते हैं, जिसका अर्थ है कि वे परमाणु-पैमाने पर विद्युत द्विध्रुव को घुमा सकते हैं जो उन्हें एक माध्यम में मिलते हैं।
टीम ने गणना की कि क्या होगा जब मुड़ी हुई रोशनी की किरण बीईसी के परमाणुओं के साथ बातचीत करती है जो प्रकाश के समान दिशा में आगे बढ़ रही है। वे भविष्यवाणी करते हैं कि आत्म-केंद्रित प्रभाव मुड़ प्रकाश को सॉलिटॉन में खंडित करने का कारण बनता है। चूंकि बीईसी के परमाणु उच्च-तीव्रता वाले प्रकाश की ओर आकर्षित होते हैं, इसलिए ऑप्टिकल सॉलिटॉन द्वारा परमाणुओं को "कैप्चर" किया जाएगा। परिणाम युग्मित प्रकाश-परमाणु तरंग पैकेट का निर्माण है।
बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट में प्रकाश एक तरह से कांटा करता है
इन पैकेटों में परमाणु फैलते ही मुड़ जाते हैं, और टीम ने पाया कि बनाए गए पैकेटों की संख्या मुड़ी हुई रोशनी की कक्षीय कोणीय गति के दोगुने के बराबर है। उपरोक्त आंकड़ा, उदाहरण के लिए, चार सॉलिटॉन के निर्माण को दर्शाता है जो तब होता है जब दो कक्षीय कोणीय गति के साथ प्रकाश एक बीईसी के साथ बातचीत करता है।
खोज विदेशी पदार्थों को जटिल आकार में तराशने और बीईसी परमाणुओं के परिवहन को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करने के लिए एक सरल नई तकनीक प्रस्तुत करती है। हेंडरसन और उनके सहयोगियों ने अब प्रस्ताव दिया है कि उपन्यास क्वांटम प्रौद्योगिकियों में प्रभाव का उपयोग किया जा सकता है: अल्ट्रा-सेंसिटिव डिटेक्टरों और सर्किट सहित जो धाराओं को व्यक्त करने के लिए तटस्थ परमाणुओं का उपयोग करते हैं।
में अनुसंधान वर्णित है फिजिकल रिव्यू लेटर्स.
