Падіння системи фотонів, що відбиваються від дзеркал, відкриває важливі дані
Мадрид | 18 · 04 · 20 | 08:48
Поділіться статтею
Оливкова олія. Shutterstock
Проста крапля оливкової олії в системі фотони стрибок між двома дзеркалами виявив універсальні аспекти фазових переходів у фізиці.
Дослідники Інститут фундаментальної фізики АМОЛФ, в Нідерландах вони використовували заповнену маслом оптичну порожнину, в якій світло зазнає фазових переходів, подібних до окропу. Система, яку вони вивчали, має пам’ять, оскільки нафта змушує фотони взаємодіяти самі з собою. Змінюючи відстань між двома дзеркалами та вимірюючи пропускання світла через порожнину, вони відкрили універсальний закон, який описує фазові переходи в системах пам'яті. Ці результати були опубліковані в Physical Review Letters.
Група досліджень інтерактивних фотонів AMOLF вивчає нелінійність та шум у фотонних системах. Однією з таких систем є порожнину, утворену двома дзеркалами обличчям один до одного на близькій відстані. Усередині порожнини світло відбивається вперед-назад, коли відбивається від дзеркал. Поміщення чогось всередину згаданої оптичної порожнини змінює властивості системи. "Ми створили систему пам'яті, помістивши краплю оливкової олії всередину порожнини", - говорить керівник групи Саїд Родрігес у заяві. "Нафта опосередковує ефективні фотонно-фотонні взаємодії, що ми можемо побачити, вимірюючи передачу лазерного світла через цю порожнину".
Родрігес та докторанти Цзоу Ген і Кевін Пітерс вони аналізували передачу, одночасно збільшуючи та зменшуючи відстань між двома дзеркалами на різних швидкостях. Вони виявили, що кількість світла, що проходить через порожнину, залежить від напрямку руху дзеркал. "Пропускання світла через порожнину не є лінійним. На певній відстані між дзеркалами кількість переданого світла залежить від того, відкриваємо чи закриваємо порожнину", - пояснює Родрігес. "Така поведінка називається гістерезисом. Це також спостерігається при певних фазових переходах, наприклад, у киплячій воді або магнітних матеріалах".
Однак у порожнині оливкової олії гістерезис присутній не завжди, спостерігали дослідники, коли вони збільшували швидкість, з якою порожнина відкривається і закривається. "Під час більш швидкого сканування ми побачили, що гістерезис зникає як функція швидкості сканування. Це відбувається з універсальною швидкістю, незалежно від таких параметрів, як інтенсивність світла або інтенсивність нелінійності. Рівняння, що описують, як це поведінка світло в нашій заповненій олією порожнині подібне до тих, що описуються колекціями атомів, надпровідників і навіть фізики високих енергій. Тому, ймовірно, поведінка уніте, що ми виявили, також спостерігається в таких системах", пояснює Родрігес.
Хоча було б цікаво дослідити поведінку універсального масштабу в інших системах пам’яті, Родрігес зосереджуватиме увагу на порожнинах, заповнених маслом. "Наша система має сильну оптичну нелінійність при кімнатній температурі, що відкриває можливості для потенційних застосувань, "говорить він." На даний момент ми досліджуємо, що відбувається, коли ми з'єднуємо дві або більше порожнин. Оскільки кожна система має пам'ять, низка порожнин може бути корисною як обчислювальний інструмент або, можливо, навіть для зондування додатків ".