У «жидкого света» обнаружили необычные свойства

Исследователи из НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из Италии обнаружили новые необычные квазичастиц — поляритонов — при сверхнизких температурах. Работа ученых опубликована в журнале Nature Communications

Экситонными поляритонами в физике называют квазичастицы из взаимно превращающихся друг в друга фотонов и экситонов — электронных возбуждений в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующих по кристаллической решетке вещества. Так называемые «частицы жидкого света» обладают свойствами обоих своих компонентов: у них есть как фаза, поляризация, длина волны, так и характеристики материальных частиц.

Экситонные поляритоны относятся к бозонам — и обладают всеми общими для этих квазичастиц свойствами. В частности, они могут образовывать бозе-конденсат — «сообщество» частиц, большинство которых характеризуется «коллективным поведением». Однако часть из них при температуре в четыре кельвина (-269 °C) уходят из «коллективного» квантового состояния.

Наблюдать их сложно: свет «большинства» буквально затмевает информацию, которую можно было бы получить от «меньшинства». Итальянские и российские физики смогли их изучить, изменив среду, в которой образуется бозе-конденсат.

После того, как они сделали насечки в волноводе из арсенида галлия, свойства «частиц жидкого света» поменялись. В частности, «большинство» неожиданно приобрело «бессмертие». Эти частицы бозе-конденсата перестали распадаться, а значит — светить. Свойства меньшинства — надконденсатных наночастиц — также изменились.

Результаты исследования, отмечает одна из ученых, доцент кафедры теоретической ядерной физики НИЯУ МИФИ Нина Воронова, могут быть использованы в качестве инструмента для придания новых фундаментальных свойств самим бозе-конденсатам, — таким как, например, сверхтекучесть.