S-a descoperit o picătură cuantică

O picătură microscopică nemaivăzută până acum a apărut în mijlocul unui val de lumină laser. Această picătură cuantică este cea mai recentă adăugare la o populație în creștere de cvasiparticule: colecții de particule subatomice care se comportă ca entități individuale.

O modalitate de a crea o cvasiparticulă este să trageți un laser la arseniura de galiu, un semiconductor folosit în panouri solare, playere DVD și diode emițătoare de lumină (SN: 29.06.13, str. 16). Laserul injectează energie, determinând electronii rezidenți ai materialului să sară la o stare de energie mai mare. Electronii încărcați negativ lasă în urmă găuri încărcate pozitiv. Perechile individuale de electroni și găuri se atrag unul pe altul, creând cvasiparticule numite excitoni.

O echipă care include fizicianul Steven Cundiff de la JILA, un institut comun al Institutului Național de Standarde și Tehnologie și al Universității din Colorado Boulder, a folosit un laser ultrarapid pentru a crea excitoni și a-i împinge peste punctul de rupere. După ce au bombardat o probă de arseniură de galiu cu un puls laser intens, cercetătorii au continuat cu un al doilea puls, mai slab. Analizând spectrul celui din urmă impuls odată ce a trecut prin eșantion, ei au putut spune ce fel de particule au absorbit energie.

Rezultatele au indicat că în eșantion s-a format altceva decât excitoni. Colegii lui Cundiff de la Universitatea Philipps din Marburg din Germania au analizat datele și au teoretizat că grupurile de aproximativ 10 electroni și găuri s-au legat în structuri temporar stabile. Experimentele ulterioare de la JILA au confirmat existența acestei noi cvasiparticule, raportează cercetătorii în 27 februarie. Natură.

Aranjamentul părților constitutive ale fiecărei cvasiparticule nu este nici rigid, ca într-un solid cristalin, nici total aleatoriu, ca într-un gaz. Cvasiparticula se încadrează undeva la mijloc, făcându-l să se comporte ca un lichid. Așa că Cundiff și echipa sa au numit descoperirea lor un dropleton, prescurtare de la quantum droplet.

Adunarea electronilor și a găurilor îi interesează pe fizicienii care doresc să înțeleagă modurile în care lumina și materia interacționează, la fel cum păsările și școala peștilor sunt fascinante pentru biologi, spune fizicianul materiei condensate de la Universitatea din New York, Daniel Turner. Aceste interacțiuni complexe ale luminii și materiei duc la fenomene cu aplicații din lumea reală, adaugă el, inclusiv panouri solare și supraconductori.

Cundiff admite că nu prevede încă o aplicație reală pentru dropletons. Dar el spune că merită explorate, în special pentru că apar în arseniura de galiu importantă din punct de vedere comercial. Fizicienii ar putea în cele din urmă exploata interacțiunile cu particule pentru a îmbunătăți diodele laser care trimit date codificate în lumină prin cabluri de internet și telefon.