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实验拍摄光的「快照」,停止光线,使用光来改变物质的属性

2020-12-31 09:21| 发布者: vantsing| 查看: 122| 评论: 0

摘要: 来源: 彼得·克拉托奇维尔/公有领域 光以大约300,000,000米/秒的速度传播,如光粒子、光子或相当于电磁场波。由R.K.梅隆大学物理和天文学系教授HrvojePetek领导的实验研究 围绕着光的起源、拍摄光的快照、停止光并 ...

来源: 彼得·克拉托奇维尔/公有领域

  光以大约300000000/秒的速度传播如光粒子光子或相当于电磁场波R.K.梅隆大学物理和天文学系教授HrvojePetek领导的实验研究 围绕着光的起源拍摄光的快照停止光并利用它改变物质特性的想法


  彼特克与学生和台湾清华大学的黄晨斌教授罗宾和日本筑波大学的Atsushi Kubo教授共同合作进行实他们的发现"纳米和飞秒尺度上的粒子拓扑准粒子"发表在1224日出版的自然杂志上

  皮特克称赞研究生戴延安的远见卓识和在这个过程中的努力


  "然而这项研究的发现是延安进行了实验并提供了理论建模证明他有着远远超出他的教授的水平可以精辟地解释纳米元素拓扑属性和光学场的相互作用"他说


  研究小组进行了一项超快的显微镜实验20fs2x10-14 s的绿光脉冲捕获为复合光电子密度波动波称为表面质子极性并以其光速在银表面上进行成像但是他们这样做的扭曲使光波从两面走到一起形成一个光涡其中光波似乎形成以一个静止的共同核心作为波的旋风他们可以通过成像两个光子聚集在一起导致从表面发射的电子产生一个光波在纳米10-9波长尺度上搅动的影片


  用电子显微镜收集所有这些电子形成光线经过的图像从而使研究人员能够拍摄其快照当然如果没有什么比光快人们就不能拍摄它的快照但是通过发送两个光脉冲它们的时间分离以10-16秒的速度推进它们可以想象光波是如何聚集在一起的导致它们在空间的固定点上升和下降从而形成纳米10-9 -飞秒10-15 s尺度上的光涡


  当你将红色或绿色激光笔照射到粗糙的表面并看到斑点反射时会形成这种光涡但它们也有宇宙起源的意义光涡场可能导致固态材料量子力学相位顺序的转换从而无法迭加转换的材料结构及其镜像换句话说涡旋旋转的感觉产生两种在拓扑上不同的材料


  皮特克说这种拓扑相变是物理学研究的先锋因为它们被认为对宇宙结构的某些方面负有责任


  "即使是包括光在内的自然力量也被认为是一个原始场的对称性断裂过渡因此在实验中记录光场和极离子涡流的能力为在实验室尺度上对凝聚物质中相关的光启动相变进行超快显微镜研究开辟了一条路"他说


More information: Plasmonic topological quasiparticle on the nanometre and femtosecond scales, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-3030-1 , www.nature.com/articles/s41586-020-3030-1

Journal information: Nature

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