Призрачные частицы обнаружены в конденсаты света и вещества

Бозе-конденсированных квантовых жидкостей не навсегда.

К таким государствам относится и сверхтекучестью и Бозе-эйнштейновских конденсатов (Бек).

Существует красивая чистоты в таких экзотических государств, в котором каждая частица находится в одном и том же квантовом состоянии, что позволяет квантовые эффекты видно на макроскопическом уровне видны на простой микроскоп.

Хотя в реальности не все частицы остаются в конденсат даже при абсолютном нуле, где, классически, частицы должны стоять на месте. Вместо этого взаимодействия-индуцированные квантовые флуктуации заставляют частицы сталкиваются, неизбежно вытесняя некоторых частиц из конденсата, феномен, называемый «квантовое истощения.»

Этот эффект невероятно силен в сверхтекучем гелии-4, первый известный сверхтекучей, такой, что 90% частиц были изгнаны из конденсата. Тем не менее, в предельно разбавленных, ультрахолодные атомные газы, которые образуют типичный Бозе-эйнштейновских конденсатов (бэк) мы знаем, эффект гораздо слабее, практически не заметно.

Хотя квантовая истощение было хорошо описывается теоретически (к 70-летняя теория, разработанная Николаем Боголюбовым), то исторически известно, быть трудно измерить в атомном бэк по ряду причин.

Вместо атомных частиц, физикам из Австралийского национального университета (Ану) использовать экситон-поляритонов, гибридных частиц света и материи характера, которая позволяет выявить динамику без каких-либо искажений.

Команда Австралийского национального университета, возглавляемой проф. Елена Островская, успешно обнаружены изгнанных частиц, блокируя свет, используя лезвие бритвы, испускаемые невероятно яркий конденсата. «Это похоже на воссоздание солнечного затмения», — говорит ведущий автор исследования д-р Мачей Pieczarka. «Луна закрывает Солнце (конденсат) и выставляет его славной короны (возбуждений)».

Исследование представляет первые прямые наблюдения квантовых истощение в неравновесной бозе-эйнштейновского конденсата (бэк).

СВЕТ-КАК КОНДЕНСАТОВ ВЕДУТ СЕБЯ НЕ ТАК, КАК МЫ ОЖИДАЛИ. НА САМОМ ДЕЛЕ, НЕТ НИКАКИХ ОБЪЯСНЕНИЙ ДЛЯ ТАКОГО ПОВЕДЕНИЯ

Неожиданный результат исследования предлагает новый вызов для физики неравновесных квантовых жидкостей. Конденсата экситонных поляритонов может быть настроен с более важно-как (экситонные), чтобы больше света-как (фотонных), что позволяет проводить сопоставление теорий равновесия атомов (материя) конденсата и неравновесных квантовых жидкостей из легких.

(Экситонные поляритоны представляют собой гибридные частицы состоят из фотонов (света) и экситона (связанной электронно-дырочной пары))

Исследователи нашли, что, когда конденсаты были вопрос-как они вели себя в точности как положено на бек в тепловом равновесии (описал теорию Боголюбова).

Однако, конденсатов, которые были ‘свет’ отклонились от ожидаемых Боголюбова поведение, не описана любым из существующих теорий

Короче, даже если эти конденсаты движет-диссипативные, они могут вести себя как атомарных конденсатов в состоянии равновесия (когда они важно-как) или неравновесной квантовой жидкости (когда они легкие-как).

НЕГАТИВНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ НАБЛЮДАЕТСЯ

Исследования устранена давняя проблема в конденсате экситонных поляритонов: проблема видимости филиалов возбуждения.

Квантовая истощение приводит к видимости филиалов духа в спектре возбуждений. Ранее никогда не наблюдались в Бек спонтанно созданные в устойчивом состоянии, в то время как негативные или призрак возбуждений предсказывали Боголюбова ускользнул от наблюдения в таком режиме только положительные или нормального возбуждения.

Теперь, команда Ану использовали взаимодействия с преобладанием высокой плотности конденсатов, в стационарный режим, для увеличивает очень слабый сигнал от частицы-призраки. Данное исследование показало, первый понятно экспериментального наблюдения этой ветке духа элементарных возбуждений в самочинных, установившихся экситон-поляритонного конденсата.

В отличие от своего обычного аналога, частицы духа могут быть созданы только за счет квантовых флуктуаций и их обнаружения в данном исследовании является дымящийся пистолет квантовой истощение конденсата экситонных поляритонов.

«Ирония в том, что об этих изгнанных частиц, которые, хотя они, строго говоря, не часть конденсата, они на самом деле сказать вам почти все про обедненного конденсата», — говорит соавтор исследования д-р Элиэзер Эстречо.

Ану-водить команды использовали наблюдения филиала духа, чтобы точно измерить силу взаимодействия экситон-поляритонов, ключевой параметр, который был спорно большой неопределенности на основе измерения других групп. Результат находится в полном согласии с предыдущей работой команды Ану, где высокая плотность, взаимодействие которых преобладают конденсата по счастливой случайности в сочетании с жжением отверстие эффектом. Прекрасное согласие с теорией наконец-то урегулировала спор.

СВЕРХТЕКУЧЕСТЬЮ И КВАНТОВЫХ КОНДЕНСАТОВ

Сверхтекучие жидкости, такие как гелий-4, тесно связаны с Бозе-эйнштейновских конденсатов (бэк) взаимодействующих бозонов.

‘Квантовая истощение’ описывает процесс, с помощью которого, даже при абсолютном нуле, некоторые из частиц, которые занимают макроскопического квантового состояния возбуждаются в высшие состояния импульса через межчастичные взаимодействия и квантовых флуктуаций.

По сути, такие частицы «высланный» из конденсата.

Квантовая истощение особенно трудно измерить в неравновесных системах, таких как экситон-поляритонных конденсатов (фотоны, соединенный с электронно-дырочных пар в полупроводнике), так как есть другие процессы, которые могут производить те же прогнав эффект

В новом исследовании, квантовая истощение оптически — ловушке высокой плотности экситон-поляритонного конденсата наблюдается непосредственное обнаружение выраженный характер процесса призрака частиц, занимающих негативную ветвь элементарных возбуждений.

«Результаты вызова для более глубокого понимания взаимосвязи между равновесной и неравновесной Бек», — говорит профессор Елена Островская.

Команда, которая включает в себя теорию коллаборационистов в узле Университета Монаша флота, в настоящее время расширяет свою работу по выяснению глубже лежащие свойства, как фазы и всеобщей связи, из этого света-материи гибрид конденсата.

Финансирование было предоставлено австралийский исследовательский совет (центров передового опыта программы) и авторы также выражают благодарность Ре Ханаи (Осакский университет) за полезные обсуждения.

НЕРАВНОВЕСНЫЕ ФИЗИКО-СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ НА ФЛОТ

Группа проф Островская на Ану и группы/Проф прихода в университете Монаш искать понимания и контроля неравновесных квантовых систем.

Неравновесной физики, изучения систем «вынуждены» выходить из равновесия во временное состояние, является относительно новой и интересной области физики, и смена парадигмы в области материаловедения и фундаментальной физики.

На флот, неравновесного механизмов, регулирующих поведение экситон-поляритонных конденсатов и сверхтекучестью преследуются исследователями флота исследовательская Тема 2 (под руководством проф. Островская), с целью достижения нулевого сопротивления пути для электрического тока, как часть центра для разработки нового поколения ультра-низкой энергетической электроники.

сделать разницу: спонсорские возможности