Физики получили поляритоны из волн материи
Американские физики изучили поведение поляритонов на основе волн материи. Они создавали такие квазичастицы, смешивая два уровня холодных атомов в оптической решетке, один из которых соответствовал запертому атому, а другой — свободному. Ученые увидели фазовый переход поляритонного конденсата из состояния моттовского изолятора в сверхтекучее состояние. Исследование опубликовано в Nature Physics.
Распространение квантов света в среде часто представляют себе в виде последовательности поглощения, испускания и свободного распространения фотона до следующего атома. В реальности все происходит несколько сложнее. Волновая функция фотона, пролетевшего через атом, представляет собой суперпозицию двух вкладов: один — от не взаимодействовавшего фотона, другой — от поглощенного и переизлученного. В оптически плотной среде суперпозиция включает в себя взаимодействия со всеми атомами на пути фотона. Такую сложную картину можно описать, заменив фотон поляритоном — квазичастицей, чьи дисперсионные соотношения (в частности, эффективная масса и групповая и фазовая скорости) учитывают результат всей многоканальной интерференции.
Особого успеха физики достигли, смешивая свет не с атомами, а со связанными состояниями электрона и дырки в полупроводнике — экситонами (подробнее о поляритонах и экситонах читайте в нашем материале «Зоопарк квазичастиц»). Это позволило создать условия для сильного эффективного фотон-фотонного взаимодействия, проявлениями которых стала поляритонная конденсация и многочастичные связанные состояния. Таким образом, поляритоны выглядят