Оптическая ловушка ответит на фундаментальные вопросы квантовой физики
Logo
Cover

Устройство, способное с беспрецедентной чувствительностью измерять и управлять движением наночастиц, пойманных лазерным лучом, создано европейскими учеными. Оно поможет исследовать макроскопические частицы в субатомном разрешении, где царят законы квантовой физики.

Специалисты из Венского университета и Технологического университета Делфта (Нидерланды) первыми применили такой подход для точного измерения пойманных оптическим инструментом наночастиц, состоящих из миллиардов атомов. Они использовали полость фотонного кристалла для наблюдения за положением наночастиц, пойманных в обычной оптической ловушке, технологии, удостоенной в этом году Нобелевской премии по физике, рассказывает Phys.org.

«Мы знаем, как законы квантовой физики действуют в масштабе атомов и молекул, но не знаем, насколько большими могут быть объекты, все еще проявляющие свойства квантовых, — говорит Маркус Ашпельмайер из Университета Вены. — Поймав наночастицу и заключив ее в полость фотонного кристалла, мы смогли изолировать объект, превышающий размером атомы и молекулы, и изучить его квантовое поведение».

Созданное учеными устройство обладает высоким уровнем чувствительности благодаря удлиненной полости, ширина которой меньше длины волны света. Это означает, что когда свет попадает внутрь и движется вперед, часть его образует так называемое переменное поле затухающих колебаний. Оно меняется, когда объект помещается поблизости от фотонного кристалла, что, в свою очередь, измеримым образом влияет на движение света через фотонный кристалл.

Изучив реакцию света на наночастицы, физики смогут с большой точностью определить положение наночастицы во времени.

Новое устройство обнаруживает почти все фотоны, которые взаимодействуют с пойманной наночастицей. Это не только помогает достигать крайне высокой чувствительности, но и означает, что новый подход крайне экономичен в плане оптической мощности.

В условиях вакуума чувствительность устройства оказалась на два порядка выше, чем у обычных методов. А сила взаимодействия между частицей и переменным полем в три раза выше, чем у предыдущих рекордов.

Вдобавок к исследованиям в области квантовой механики, изобретение позволит точно измерять ускорение и другие силы, которые могут возникнуть в микроскопическом масштабе.

Весной ученые из Италии и Великобритании разработали графеновое устройство, способное управлять нелинейной оптической генерацией.  Двумерный материал продемонстрировал мощные нелинейные оптические эффекты, которые можно использовать для создания систем скоростной оптической связи.