בעולם הקוונטי, הזמן תיאורטית ניתן לגיבוש והפיך. ובאמצעות דינמיקה זו של היפוך זמן, מדענים ניסו לשלוט במערכות קוונטיות. עם זאת, יישום תופעה כזו של היפוך זמן הופך לקשה במערכות מתוחכמות יותר של חומר מעובה קוונטי – כלומר, מערכות קוונטיות עם דרגות אינסופיות של חופש. הסיבה לכך היא שהקוהרנטיות הקוונטית הולכת לאיבוד במהירות בעת אינטראקציה עם הסביבה.
אטסושי אונו, עוזר פרופסור במחלקה לפיזיקה ב אוניברסיטת טוהוקו, הוא המנהיג של צוות מחקר שגילה סוג חדש של תופעת הד הקשורה למבנה פס האנרגיה במוצקים גבישיים. לאחר שהצוות החל לחשוב על הדינמיקה האולטרה-מהירה של חלקיקים קוואזי-חלקיקים שנוצרו אופטית במוצקים גבישיים, נמצאו מה שנקרא "הדי פס אנרגיה".
על פי ההדמיה המספרית והנוסחאות האנליטיות של הקבוצה, דופק שדה חשמלי קוהרנטי מניע קוואזי-חלקיקים, ותהליך הפוטו-עירור מביא להדים כאשר הקוואזי-חלקיקים מתחברים מחדש. פולסי הד אלה מכילים נתונים על יחסי פיזור קוואזי-חלקיקים.
יתר על כן, מדענים צפו בהדים של פסי אנרגיה אפילו במערכות מתואמות חזקות, שבהן אלקטרונים חופשיים אינם מוגדרים היטב קוואזי-חלקיקים בגלל אינטראקציות של הרבה גוף.
אונו אמר, "הגילוי שלנו מספק פרספקטיבה שונה של דינמיקה מהירה במיוחד המונעת ונשלטת על ידי גל אור. ניתן להשתמש בהדים של פסי אנרגיה עבור ספקטרוסקופיה של קוואזי-חלקיקים שנפתרו כולו בתנופה אופטית במוצקים גבישיים ובאטומים קרים בסריגים אופטיים, גם כאשר קיימים מתאמים חזקים של הרבה גוף."
עיון ביומן:
- Shohei Imai, Atsushi Ono, ו- Sumio Ishihara. הדים של פס אנרגיה: פליטת אור הפוכה בזמן מחבילות גל קוואזי-חלקיקים מונעות אופטית. פיזי. כומר מחקר 4, 043155. DOI: 10.1103/PhysRevResearch.4.043155
