Khi hai hạt bay lên trong tiêu điểm của chùm tia laze, ánh sáng phản xạ qua lại giữa chúng để tạo thành sóng dừng. Sự tương tác với các sóng dừng này làm cho các hạt tự sắp xếp theo một hiện tượng được gọi là liên kết quang học. Giờ đây, lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Vienna, Viện Hàn lâm Khoa học Áo và Đại học Duisburg-Essen, Đức đã thành công trong việc kiểm soát hoàn toàn liên kết này giữa hai hạt nano bay lên bằng quang học trong chùm tia laze song song. Thành tựu này cung cấp một nền tảng mới để khám phá động lực học lượng tử tập thể với hai hoặc nhiều hạt.
Trong công trình, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng bằng cách điều chỉnh các thuộc tính của chùm tia laze, họ có thể kiểm soát không chỉ cường độ tương tác giữa các hạt mà còn kiểm soát liệu tương tác này là hấp dẫn, đẩy hay thậm chí là không tương hỗ. Thành viên nhóm giải thích: “Không tương hỗ có nghĩa là hạt này đẩy hạt kia nhưng hạt kia không đẩy lùi”. Benjamin Stickler của Đại học Duisburg-Essen. “Mặc dù hành vi này dường như vi phạm định luật thứ ba của Newton trong một hệ trông khá đối xứng, nhưng điều đó không phải do một số động lượng bị trường ánh sáng mang đi.”
tán xạ mạch lạc
Các nghiên cứu trước đây về các hạt liên kết quang học đã không mô tả hành vi không tương hỗ này, nhưng nhóm nghiên cứu nói rằng nó bắt nguồn từ một hiện tượng gọi là tán xạ kết hợp. Về cơ bản, khi ánh sáng laser chiếu vào một hạt nano, hạt nano này sẽ bị phân cực để nó tuân theo các dao động của sóng điện từ của ánh sáng.
“Kết quả là, tất cả ánh sáng tán xạ từ hạt dao động cùng pha với tia laser tới,” thành viên nhóm giải thích uros ngon của Đại học Vienna. “Ánh sáng tán xạ từ một hạt có thể cản trở ánh sáng bẫy hạt kia. Nếu pha giữa các trường ánh sáng này có thể điều chỉnh được, thì cường độ và đặc tính của lực giữa các hạt cũng có thể điều chỉnh được.”
Để khám phá hành vi này, các thành viên trong nhóm ở Vienna đã thiết lập hai nhíp quang học song song với bộ điều chế ánh sáng không gian, là một màn hình tinh thể lỏng có thể phân tách hoặc định hình chùm tia laze. Delic giải thích: “Các hạt ban đầu được giữ lại gần nhau để xem cách chúng tương tác thông qua ánh sáng bật ra khỏi chúng – tức là cách chúng liên kết quang học. “Cách để làm điều đó là quan sát tần số dao động của chúng như thế nào khi chúng ta đặt chúng gần nhau: chúng càng thay đổi thì tương tác càng mạnh.”
Nhờ các tính toán lý thuyết của các đồng nghiệp của họ ở Duisburg, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các tương tác có thể trở nên không tương hỗ đối với một bối cảnh cụ thể. Phát hiện này được xác nhận bởi các quan sát trong phòng thí nghiệm, nơi hóa ra tương tác giữa các hạt phức tạp hơn dự kiến.
“Một công cụ hoàn toàn mới”
Delic và Stickler cho biết: “Thí nghiệm của chúng tôi cung cấp một công cụ hoàn toàn mới để kiểm soát và khám phá sự tương tác giữa các vật thể nano bay lên. Thế giới vật lý. “Mức độ kiểm soát và vận hành đạt được trong chế độ lượng tử mở ra nhiều con đường nghiên cứu thú vị, ví dụ như nghiên cứu các hiện tượng phức tạp trong các hệ đa hạt.”
Nhíp quang học giữ các hạt nano trong heli siêu lỏng
Các nhà nghiên cứu cho biết giờ đây họ sẽ cố gắng mở rộng quy mô kỹ thuật của mình để nó có thể được mở rộng cho nhiều hạt nano bay lên. Delic và Stickler cho biết: “Các tương tác có thể điều chỉnh được sẽ cho phép chúng tôi lập trình các kết nối giữa các hạt và khám phá cách chúng di chuyển cùng nhau và hình thành các mẫu.
Nghiên cứu hiện tại được xuất bản trong Khoa học.
