Wetenskaplikes gebruik lig om supercurrents, toegang verbied lig, kwantum wêreld

Die wetenskaplikes het onverwagte dinge gesien in supercurrents, elektrisiteit wat beweeg deur materiaal sonder weerstand, gewoonlik by super koue temperature, wat breek simmetrie en veronderstel is om te word verbied deur die konvensionele wette van fisika, het gesê Jigang Wang, 'n professor van fisika en astronomie aan Iowa State University, 'n senior wetenskaplike by die Amerikaanse Departement van Ames Laboratorium Energie en die leier van die projek.

Wang se laboratorium het 'n pionier gebruik van lig polse by terahertz frequencies- triljoene polse per sekonde, te versnel elektronpare, bekend as Cooper pare binne supercurrents. In hierdie geval, het die navorsers opgespoor lig wat uitgestraal word deur die versnelde elektrone pare. Wat hulle gevind het "tweede harmoniese lig uitstoot," of lig teen twee keer die frekwensie van die inkomende lig wat gebruik word om elektrone te versnel.

Dat, Wang het gesê, is analoog aan kleur verskuiwing van die rooi spektrum aan die diep blou.

"Hierdie tweede harmoniese terahertz uitstoot veronderstel is om te word verbied in supergeleiers," het hy gesê. "Dit is teen die konvensionele wysheid."

Wang en sy medewerkers, insluitend Ilias Perakis, professor en voorsitter van fisika aan die Universiteit van Alabama by Birmingham en Chang-Beom EOM, die Raymond R. Holton voorsitter vir Ingenieurswese en Theodore H. Geballe Professor aan die Universiteit van Wisconsin-Madison, verslag hul ontdekking in 'n navorsingsverslag net aanlyn gepubliseer deur die wetenskaplike tydskrif Physical Review Letters.

"Die verbode lig gee ons toegang tot 'n eksotiese klas van kwantum verskynsels, dit is die energie en deeltjies by die klein skaal van atome, genoem verbode Anderson pseudo-spin opbreek," het Perakis.

(Die verskynsel is vernoem na wyle Philip W. Anderson, mede-wenner van die 1977 Nobelprys vir Fisika wat binne versteurd materiaal soos glas wat 'n gereelde struktuur gebrek teoretiese studies van elektron bewegings uitgevoer.)

Wang se onlangse studies is moontlik gemaak deur 'n instrument genoem kwantum terahertz spektroskopie wat kan visualiseer en os elektrone. Dit maak gebruik van terahertz laser flitse as 'n beheer knop om supercurrents en toegang nuwe en potensieel bruikbare kwantum toestande van materie te versnel. Die National Science Foundation het ontwikkeling van die instrument sowel as die huidige studie van verbode lig ondersteun.

Die wetenskaplikes sê toegang tot hierdie en ander kwantum verskynsels kan help ry groot innovasies:     "Net soos vandag se gigahertz transistors en 5G wireless routers vervang hertz vakuumbuise of termioniese kleppe meer as die helfte van 'n eeu gelede, is wetenskaplikes soek na 'n sprong vorentoe in ontwerpbeginsels en roman toestelle ten einde te bereik Quantum-afreken en kommunikasie vermoëns," het Perakis, met Alabama by Birmingham. "Dit vind van maniere om beheer, toegang en te manipuleer die spesiale eienskappe van die quantum wêreld en verbind hulle om werklike probleme is 'n belangrike wetenskaplike druk deesdae. Die National Science Foundation het kwantum studies in sy '10 Big Ideas" vir toekomstige navorsing ingesluit en ontwikkeling van kritieke belang om ons nasie. " Wang het gesê, "Die bepaling en begrip van simmetrie breek in supergeleidende state is 'n nuwe grens in beide fundamentele kwantum saak ontdekking en praktiese kwantum inligtingkunde. Tweede harmoniese generasie is 'n fundamentele simmetrie ondersoek. Dit sal nuttig in die ontwikkeling van toekomstige quantum computing wees strategieë en elektronika met 'n hoë spoed en 'n lae energieverbruik. "Voordat hulle daar kan kry, al is, moet navorsers om meer te doen verkenning van die kwantum wêreld. En dit verbode tweede harmoniese lig-emissie in supergeleiers, Wang het gesê, verteenwoordig "n fundamentele ontdekking van kwantum saak."

bron: Iowa State University. "Scientists use light to accelerate supercurrents, access forbidden light, quantum world." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200519165847.htm>.