Физики впервые увидели возникновение фазы Берри при распространении поляризованного излучения по резонатору, выполненному в форме ленты Мёбиуса. Оказалось, что набегом фазы можно управлять, меняя толщину кольца. Авторы исследования, опубликованного в Nature Photonics, выяснили это, сравнивая спектры мёбиусовых и топологически тривиальных резонаторов.

Под лентой Мёбиуса в узком смысле понимают склеенную в кольцо полоску, одна сторона которой предварительно повернута на 180 градусов. С точки зрения математики она представляет собой простейший неориентируемый объект с нетривиальными топологическими свойствами. Подробнее об этом мы рассказывали в материале «Строитель математических теорий».

Необычная топология ленты Мёбиуса отражается в новых физических и химических свойствах у объектов, которые имеют такую форму. По этой причине химики регулярно пытаются синтезировать такие молекулы, а физики создают похожие условия в магнитных, полупроводниковых и плазмонных структурах и средах.

Особый интерес представляет поведение света в резонаторах в виде ленты Мёбиуса. Теория предсказывает, что в этом случае фотоны будут приобретать дополнительную топологическую фазу (фазу Берри), равную π, которая позволить увидеть собственные моды с полуцелым числом длин волн на замкнутой траектории. И хотя такие резонаторы уже существуют (про один из них мы рассказывали), возникновение в них фазы Берри еще никто не видел.

Впервые это удалось сделать группе физиков Германии, Сингапура и Японии во главе с (Цзя Вэй Ван) Jiawei Wang из Института физики твердого тела и исследования материалов Ассоциации Лейбница в Дрездене.