Исследователи, изучающие взаимодействие между легкими частицами, фотонами и веществом, обнаружили, что в оптических микрорезонаторах содержатся квазичастицы, образованные двумя фотонами. Об этом сообщает Physical Review Research.

Ученые из университета Бата нашли способ связать вместе два фотона разного цвета. В физике разноцветные фотоны — это, по сути, частицы, отвечающие за свет с разной длиной волны. Открытие приведет к новым достижениям в квантовой электродинамике. Это область науки, которая описывает взаимодействие света и материи. Со временем выводы команды, вероятно, повлияют на развитие оптической и квантовой связи, а также на прецизионные измерения частоты, времени и расстояний.

Яблоко, падающее с дерева, обладает скоростью и массой, которые вместе придают ему импульс. Энергия яблока, получаемая от движения, зависит от количества движения и массы плода.

Большинство людей считают, что понятие импульса и энергии (и, следовательно, массы) легко понять, когда оно связано с твердыми объектами. Но идея о том, что нематериальные объекты — такие как световые волны, также имеют массу, многих удивляет. Однако среди физиков это хорошо известный факт. Эта на первый взгляд парадоксальная идея о том, что волны имеют массу, то место, где встречаются квантовая физика и физический мир.

Дуализм волна-частица, предложенный французским физиком Луи де Бройлем в 1924 году, представляет собой концепцию, которая описывает, как каждую частицу или квантовую сущность можно описать как частицу или волну. За всю историю исследований обнаружено множество так называемых квазичастиц, которые объединяют два разных типа частиц материи, либо световые волны, связанные с частицей материи. Список экзотических квазичастиц включает фононы, плазмоны, магноны и поляритоны.

Команда физиков из Университета Бата сообщила о способе создания квазичастиц, которые связывают вместе две разноцветные частицы света. Они назвали эти образования фотон-фотонными поляритонами. Возможность обнаруживать фотон-фотоны поляритоны и управлять ими возможна благодаря относительно новой разработке высококачественных микрорезонаторов.

Важной особенностью, выявленной в ходе исследования в Бате, является то, что микрорезонатор обеспечивал целый набор расщепленных резонансов, где каждая пара фотон-фотон показывала свой собственный импульс и энергию, что позволило исследователям применить концепцию квазичастиц и вычислить массу. Согласно прогнозам исследователей, фотон-фотонные поляритоны в 1000+ раз легче электронов.