Физики из Чикагского университета придумали новый, очень гибкий, способ заставить фотоны вести себя как частицы материи. Статья об исследовании опубликована в журнале Nature Letters.

Фотоны — кванты света — обладают множеством интересных свойств, включая тот факт, что они не склонны сталкиваться друг с другом. Однако физики все же попытались сделать это. И у них получилось.

Хитрость заключается в том, чтобы фотоны встретились на границах атома и объединили свои свойства со свойствами электронов. Исследователи изучают эти взаимодействия в лаборатории уже несколько лет. Электрон-фотонные «партнерства» образуют своего рода гибридную квазичастицу, называемую поляритоном.

Обладание свойствами световой волны позволяет этим квазичастицам быстро перемещаться в пространстве, в то время как атомы, из электронов которых они появились, определяют тип взаимодействия этих частиц между собой. Маломассивные фотоноподобные частицы обладают огромным потенциалом в вычислениях и зашифрованной связи, поэтому физики стремятся лучше контролировать их.

«Мы столкнулись с проблемой, потому что фотоны взаимодействуют только с атомами, чьи электронные орбитали имеют очень специфические энергии», — рассказал один из авторов исследования, сотрудник Чикагского университета Логан Кларк.

Поэтому в новом исследовании ученые разбили атомные орбитали на копии с помощью лазера. Они использовали атомы рубидия и смогли изменить их энергетический спектр и расположение орбиталей. Затем физикам удалось столкнуть фотоны с этими орбиталями-копиями, в результате чего получились стабильные поляритоны. В отличие от других таких квазичастиц, поляритоны, полученные по этой методике, можно лучше контролировать, изменяя характеристики излучения лазера.