چرخاندن چگاليده با استفاده از نور

حالت جامع كوانتومي موسوم به چگاليده‌ي بوز-اينشتين نخستين بار با استفاده از اتم‌هاي فوق سرد ساخته شد و اخيراً با بهره‌گيري از ذرات تركيبي، در ساختارهاي نيمه رساناي ويژه‌اي ظاهر شده است. اين نوع از چگاليده‌ها كه پايه‌ي نيمه رسانا دارند،‌ در دماهاي بالاتري تشكيل مي‌شوند و بالقوه مي توانند در آشكارساز‌هاي حساس يا ابزارهاي جديدِ الكترونيك نوري مورد استفاده قرار بگيرند، اما در كنترل گرفتن آن‌ها به طور مستقيم سخت‌تر است. اكنون يك تيم بين المللي به سرپرستي اِلنا استرووسكايا (Elena Ostrovskaya) از دانشگاه ملي استراليا در كانبرا نشان داده‌اند كه چطور چشمه‌ي نور الگو برداري شده مي تواند به طور خاص با دادن يك چرخش خالص به چگاليده، حالت داخلي آن را عوض كند.

R. Dall et al., Phys. Rev. Lett. 2014

براي شكل‌گيري چگاليده، پژوهشگران از ميكروكاواك‌هاي نيمه رسانا كه هم نور و هم جفتِ الكترون-حفره‌ي ايجاد شده توسط نور را محبوس مي‌كند استفاده كرده‌اند تا تركيب‌هاي "اگزايتون-پولاريتون" بسازند. اگر نور به اندازه كافي درخشان باشد تا چگالي بالايي از اين شبه ذرات را ايجاد كند، آنگاه ذرات مذكور مي‌توانند حتي در دمايي نزديك به دماي اتاق، خود به خود چگاليده تشكيل دهند. اما با توليد جفت‌ها، اطلاعات دقيق موج در نور از دست مي‌رود و بنابراين نمي‌توان همانند آنچه كه در سيستم‌هاي اتمي انجام مي‌شود از آن براي بررسي ويژگي‌هاي چگاليده استفاده كرد.

اين آزمايش جديد از حركت طبيعي جفت‌هاي تازه توليد شده به سمت نواحي روشن كه جفت‌هاي ديگر قبلاً در آن‌ها جمع شده‌اند، ‌بهره مي‌گيرد. با الگو برداري از روشنايي(illumination)  در يك طرح چرخشي نامتقارن، محققان از شارش اين شبه ذرات براي دادن تكانه ‌زاويه‌اي به كل چگاليده استفاده كرده و وجود آن را با اندازه‌گيري تغييرات فاز در لومينسانسي كه نمونه ساطع مي‌كرد اثبات نمودند. در كنار ساير كابردها، اين چگاليده‌ي چرخان ممكن است براي ابزارهايي كه يادآور آشكارسازهايSQUID فعلي هستند و در آن‌ها از جريان‌هاي الكتريكي در حال چرخش در ابررساناها براي اندازه‌گيري ميدان‌هاي مغناطيسي بسيار ضعيف استفاده‌ مي‌شود، مفيد باشد.

اين تحقيق در  Physical Review Lettersبه چاپ رسيده است.

منبع

Spinning a Condensate with Light

نقل از انجمن فیزیک ایران

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات