Ett team av forskare från MIT, Harvard University och University of Belgrade har hittat ett sätt att få fotoner att stöta bort varandra i ett moln av ultrakyld atomgas. I deras tidning publicerad i tidningen Naturfysik , gruppen beskriver experiment de genomförde som involverade koppling av fotoner till atomtillstånd och vad de lärde sig av dem.

Fotoner har inte massa eller laddning, det är därför de har liten eller ingen effekt på varandra när de korsar vägar; de varken lockar eller stöter bort varandra. Men att tvinga dem att attrahera eller avvisa varandra kan tillåta forskare att skapa unika material. Forskare har undersökt sätt att tvinga dem att göra det med hjälp av en mängd olika knep. Tillbaka 2013, till exempel, två av medlemmarna i det nuvarande teamet arbetade tillsammans på ett projekt där fotoner gjordes för att locka varandra under de rätta omständigheterna - genom att skjuta dem i ett moln av ultrakyld gas, som satte dem i ett Rydberg -tillstånd, gör dem lite klibbiga med varandra. Försök att använda en liknande teknik var en besvikelse, dock, eftersom det krävde att brytningsindexet flyttades i motsatta riktningar.

I denna nya insats, forskarna har försökt ett liknande tillvägagångssätt med en ny vridning - koppling av fotoner samtidigt till två atomtillstånd i samma atom, dubbelt. Detta gjorde det möjligt för laget att ställa in ljusets våglängd för att tvinga fotonerna att lämna gasmolnet samtidigt - ett sätt att bevisa att polaritoner kan locka eller avvisa varandra. Och det gjorde att de kunde visa tre-kroppsavstötning mellan kvasipartiklarna.

Forskarna noterar att efter att ha visat både attraktion och en avstötande kraft med fotoner ökar möjligheten att göra båda på olika avstånd-kortväga avstötning, långdistansattraktion, till exempel - och tanken på att skapa strukturer av molekylär typ av dem. De föreställer sig strukturer med en kristallin ordning som skulle likna allt som finns i naturen - och material med förändrade parametrar som inte skulle vara möjliga med hjälp av naturmaterial.

© 2020 Science X Network