جعل الفيزيائيون الفوتونات تتفاعل مع أزواج من الذرات لأول مرة

تتجه البشرية نحو الاستخدام الواسع النطاق للتقنيات القائمة على فيزياء الكم.

ولكن لتحقيق ذلك، يجب عليك أولاأتقن صنع الضوء يتفاعل مع المادة، أو بشكل أكثر دقة، الفوتونات مع الذرات. إن المجال المتطور للديناميكا الكهربائية الكمومية الرنانة (QED) هو المسؤول إلى حد ما عن مثل هذه التقنيات. الآن يتم استخدامه بالفعل في الشبكات الكمومية ومعالجة المعلومات الكمومية. لكن هناك طريق طويل يجب عبوره. تقتصر التفاعلات الحالية بين الضوء والمادة على ذرات مفردة، مما يحد من قدرة الإنسان على دراستها كأنظمة معقدة تشارك في تقنيات الكم.

في العمل الجديد ، استخدم الباحثونغاز فيرمي (أو غاز فيرمي المثالي - غاز ديراك). إنه غاز يتكون من جزيئات ترضي إحصائيات Fermi-Dirac ، أي أن لها كتلة منخفضة وتركيز عالٍ. على سبيل المثال ، الإلكترونات في المعدن. يوضح جان فيليب برانتو Jean-Philippe Brantou من كلية EPFL للعلوم الأساسية: "في غياب الفوتونات ، يمكن إنتاج الغاز في حالة تتفاعل فيها الذرات مع بعضها البعض لتكوين أزواج غير مترابطة بشكل غير محكم". "عندما يصطدم الضوء بغاز ، يتم تحويل بعض هذه الأبخرة إلى جزيئات مرتبطة كيميائيًا ، تمتصها الفوتونات."

المفهوم الرئيسي وراء التأثير الجديد هوأنه يحدث "بشكل متماسك". هذا يعني أنه يتم امتصاص الفوتون لتحويل ذرتين إلى جزيء ، ثم ينبعث مرة أخرى وهكذا عدة مرات. "هذا يعني أن نظام شبه الفوتون يشكل نوعًا جديدًا من حالة الجسيمات ، والتي أطلقنا عليها" زوج بولاريتون-بولاريتون "- يشرح العالم. "أصبح هذا ممكنا في نظام حيث الفوتونات محصورة في مكان واحد ، حيث يجب أن تتفاعل بقوة مع الذرات."

تكتسب البولاريتونات المزدوجة الهجينة بعض خصائص الفوتونات. هذا يعني أنه يمكن قياسها بالطرق البصرية. وخلص العلماء إلى أنهم يكتسبون أيضًا بعض خصائص غاز فيرمي.

"بعض الخصائص المعقدة للغاية للغازإلى خصائص بصرية يمكن قياسها مباشرة ، حتى دون الإخلال بالنظام. في المستقبل ، ستكون التكنولوجيا مفيدة في كيمياء الكم: أظهر العلماء لأول مرة كيف يمكن إنتاج تفاعلات كيميائية معينة بشكل متماسك باستخدام فوتونات مفردة.

ليقرأ بالإضافة إلى ذلك

ظهر مكثف فائق بحجم ذرة غبار: أصغر بثلاثة آلاف مرة من نظائرها

كان لدى Tyrannosaurus Rex أجهزة استشعار عصبية في أسنانه للتعرف على الفريسة

كشف اللغز القديم لمصدر الأشعة الكونية في مجرة ​​درب التبانة