Bir lazer ışınının odağında iki parçacık havaya kaldırıldığında, ışık aralarında ileri geri yansıyarak duran dalgalar oluşturur. Bu duran dalgalarla etkileşim, parçacıkların optik bağlanma olarak bilinen bir olayla kendi kendine hizalanmasına neden olur. Şimdi, ilk kez, Viyana Üniversitesi, Avusturya Bilimler Akademisi ve Almanya'nın Duisburg-Essen Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, paralel lazer ışınlarında optik olarak havaya kaldırılan iki nanopartikül arasındaki bu bağlanmayı tamamen kontrol etmeyi başardılar. Başarı, iki veya daha fazla parçacıkla kolektif kuantum dinamiklerini keşfetmek için yeni bir platform sağlıyor.
Araştırmada araştırmacılar, lazer ışınının özelliklerini ayarlayarak yalnızca parçacıklar arasındaki etkileşimin gücünü değil, aynı zamanda bu etkileşimin çekici, itici ve hatta karşılıklı olmayan olup olmadığını da kontrol edebildiklerini gösterdi. Ekip üyesi, "Karşılıklı olmama, bir parçacığın diğerini ittiği ancak diğerinin geri itmediği anlamına gelir" diye açıklıyor Benjamin Stickler arasında Duisburg-Essen Üniversitesi. "Bu davranış oldukça simetrik görünen bir sistemde Newton'un üçüncü yasasını ihlal ediyor gibi görünse de, bu durum ışık alanı tarafından bir miktar momentumun taşınması nedeniyle değildir."
Tutarlı saçılma
Optik olarak bağlı parçacıklar üzerinde yapılan önceki çalışmalar bu karşılıklı olmayan davranışı tanımlamamıştı ancak ekip bunun tutarlı saçılma olarak bilinen bir olgudan kaynaklandığını söylüyor. Temel olarak, lazer ışığı bir nanopartiküle çarptığında, nanopartikül polarize hale gelir ve böylece ışığın elektromanyetik dalgalarının salınımlarını takip eder.
Ekip üyesi şöyle açıklıyor: "Sonuç olarak, parçacıktan saçılan tüm ışık, gelen lazerle aynı fazda salınıyor." Uros Şarküteri arasında Viyana Üniversitesi. "Bir parçacıktan yayılan ışık, diğer parçacığı yakalayan ışığa müdahale edebilir. Eğer bu ışık alanları arasındaki faz ayarlanabiliyorsa, parçacıklar arasındaki kuvvetlerin gücü ve karakteri de ayarlanabilir.”
Bu davranışı ortadan kaldırmak için Viyana'daki ekip üyeleri, lazer ışınını bölebilen veya şekillendirebilen bir sıvı kristal ekran olan uzaysal ışık modülatörüne sahip iki paralel optik cımbız kurdular. Delic şöyle açıklıyor: "Parçacıklar, yanlarından yansıyan ışık aracılığıyla nasıl etkileşime girdiklerini, yani optik olarak nasıl bağlandıklarını görmek için başlangıçta birbirlerine yakın tutuluyorlar." "Bunu yapmanın yolu, onları birbirine yaklaştırdıkça salınım frekanslarının nasıl olduğunu gözlemlemektir: ne kadar değişirlerse etkileşim o kadar güçlü olur."
Duisburg'daki meslektaşlarının teorik hesaplamaları sayesinde araştırmacılar, belirli bir ortamda etkileşimlerin karşılıklı olmayabileceğini buldu. Bu bulgu, parçacıklar arasındaki etkileşimin beklenenden daha karmaşık olduğu ortaya çıkan laboratuvardaki gözlemlerle doğrulandı.
“Radikal olarak yeni bir araç”
Delic ve Stickler, "Deneyimiz, havaya kaldırılan nanonesneler arasındaki etkileşimleri kontrol etmek ve keşfetmek için tamamen yeni bir araç sağlıyor" dedi. Fizik dünyası. "Kuantum rejiminde elde edilen kontrol ve operasyon seviyesi, örneğin çok parçacıklı sistemlerdeki karmaşık olayların incelenmesi gibi birçok ilginç araştırma yolunun açılmasını sağlıyor."
Optik cımbız süperakışkan helyumdaki nanoparçacıkları tutar
Araştırmacılar artık tekniklerini havaya kaldırılan birçok nanopartiküle genişletilebilecek şekilde ölçeklendirmeye çalışacaklarını söylüyorlar. Delic ve Stickler, "Ayarlanabilir etkileşimler, parçacıklar arasındaki bağlantıları programlamamıza ve bunların toplu olarak nasıl hareket edip desen oluşturduklarını keşfetmemize olanak tanıyacak" diyor.
Bu çalışma şu adreste yayınlanmıştır: Bilim.
