Ученые запутали фотоны света

21Февраля2018

Автор: Становой Сергей

Фотон – одна из элементарных частиц, представляющая собой минимально возможный «кусочек» света. До сих пор считалось, что фотоны не могут взаимодействовать друг с другом. Однако в ходе последнего эксперимента, проведенного учеными из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета, удалось создать форму света, элементарные частицы которого прекрасно взаимодействуют друг с другом.

Чтобы заставить частицы света взаимодействовать ученым пришлось создать облако из атомов рубидия и заморозить его почти до абсолютного нуля. Зачем? Чтобы атомы в облаке стали практически неподвижными.

На следующем шаге ученые осветили облако очень слабым лучом лазера – всего в несколько фотонов, а затем измерили физические характеристики этих элементарных частиц на выходе из облачной среды.

Оказалось, что фотоны, вылетая из облака, были объединены в группы по две или три частицы. Кроме того, их скорость на выходе стала почти в 100 тыс. раз меньше чем скорость света. Ученые сделали вывод, что скорее всего частицы в облаке взаимодействовали друг с другом.

В доказательство своей теории исследователи также измерили частоту колебаний фотонов. Оказалось, что группы по три фотона имели сдвиг фазы колебаний в три раза больший чем группы по два. Естественно, что без взаимодействия фаза колебаний поменяться не смогла бы.

Но каким образом фотоны не имеющие массы вдруг стали взаимодействовать друг с другом? На этот счет ученые выдвинули свою собственную теорию. По их мнению, частицы, сталкиваясь с атомами рубидия образовали новые квантовые частицы, являющиеся симбиозом частиц света (фотонов) и материи. Новые частицы они назвали поляритоны.

Поляритоны имеют массу, а следовательно способны взаимодействовать с другими частицами и с такими же поляритонами. А взаимодействие не редко приводит к связыванию частиц. Но как только новые частицы покинули облако, они снова превратились в фотоны, правда при этом остались связанными друг с другом. Получается ученым удалось запутать фотоны.

В будущем они планируют поэкспериментировать с другими частицами и другими видами взаимодействий. В частности, изучить как фотоны отталкиваются друг от друга.

Источник информации: Массачусетский технологический институт (http://news.mit.edu/)