چرخاندن چگالیده با استفاده از نور

حالت جامع کوانتومی موسوم به چگالیده‌ی بوز-اینشتین نخستین بار با استفاده از اتم‌های فوق سرد ساخته شد و اخیراً با بهره‌گیری از ذرات ترکیبی، در ساختارهای نیمه رسانای ویژه‌ای ظاهر شده است. این نوع از چگالیده‌ها که پایه‌ی نیمه رسانا دارند،‌ در دماهای بالاتری تشکیل می‌شوند و بالقوه می توانند در آشکارساز‌های حساس یا ابزارهای جدیدِ الکترونیک نوری مورد استفاده قرار بگیرند، اما در کنترل گرفتن آن‌ها به طور مستقیم سخت‌تر است. اکنون یک تیم بین المللی به سرپرستی اِلنا استرووسکایا (Elena Ostrovskaya) از دانشگاه ملی استرالیا در کانبرا نشان داده‌اند که چطور چشمه‌ی نور الگو برداری شده می تواند به طور خاص با دادن یک چرخش خالص به چگالیده، حالت داخلی آن را عوض کند.

R. Dall et al., Phys. Rev. Lett. 2014

برای شکل‌گیری چگالیده، پژوهشگران از میکروکاواک‌های نیمه رسانا که هم نور و هم جفتِ الکترون-حفره‌ی ایجاد شده توسط نور را محبوس می‌کند استفاده کرده‌اند تا ترکیب‌های «اگزایتون-پولاریتون» بسازند. اگر نور به اندازه کافی درخشان باشد تا چگالی بالایی از این شبه ذرات را ایجاد کند، آنگاه ذرات مذکور می‌توانند حتی در دمایی نزدیک به دمای اتاق، خود به خود چگالیده تشکیل دهند. اما با تولید جفت‌ها، اطلاعات دقیق موج در نور از دست می‌رود و بنابراین نمی‌توان همانند آنچه که در سیستم‌های اتمی انجام می‌شود از آن برای بررسی ویژگی‌های چگالیده استفاده کرد.

این آزمایش جدید از حرکت طبیعی جفت‌های تازه تولید شده به سمت نواحی روشن که جفت‌های دیگر قبلاً در آن‌ها جمع شده‌اند، ‌بهره می‌گیرد. با الگو برداری از روشنایی(illumination)  در یک طرح چرخشی نامتقارن، محققان از شارش این شبه ذرات برای دادن تکانه ‌زاویه‌ای به کل چگالیده استفاده کرده و وجود آن را با اندازه‌گیری تغییرات فاز در لومینسانسی که نمونه ساطع می‌کرد اثبات نمودند. در کنار سایر کابردها، این چگالیده‌ی چرخان ممکن است برای ابزارهایی که یادآور آشکارسازهای SQUID فعلی هستند و در آن‌ها از جریان‌های الکتریکی در حال چرخش در ابررساناها برای اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی بسیار ضعیف استفاده‌ می‌شود، مفید باشد.

این تحقیق در  Physical Review Lettersبه چاپ رسیده است.

منبع
Spinning a Condensate with Light

psi.ir

انجمن فیزیک هوپا