Los científicos utilizan la luz para acelerar supercorrientes, luz de acceso prohibido, mundo cuántico

Los científicos han visto cosas inesperadas en supercorrientes, la electricidad que se supone que se mueve a través de materiales sin resistencia, por lo general a temperaturas frías super, que la simetría descanso y ser prohibida por las leyes convencionales de la física, dijo Jigang Wang, profesor de física y astronomía en Universidad Estatal de Iowa, un científico senior en el Laboratorio Ames de Energía de Estados Unidos y el líder del proyecto.

El laboratorio de Wang tiene el uso pionero de impulsos de luz en terahercios billones frecuencias- de impulsos por segundo, para acelerar electrones pares, conocidos como pares de Cooper, dentro de supercorrientes. En este caso, los investigadores dieron seguimiento a la luz emitida por los pares de electrones acelerados. Lo que encontraron fueron "segundas armónicas emisiones de luz", o la luz al doble de la frecuencia de la luz entrante utilizado para acelerar los electrones.

Eso, dijo Wang, es análogo al cambio de color del espectro rojo al azul profundo.

"Se supone que estas segundas emisiones de terahercios armónicas estar prohibida en los superconductores", dijo. "Esto está en contra de la sabiduría convencional."

Wang y sus colaboradores, incluyendo Ilias Perakis, profesor y presidente de la física en la Universidad de Alabama en Birmingham y Chang-Beom Eom, el Presidente Raymond R. Holton de Ingeniería y Theodore H. Geballe profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison, informe su descubrimiento en un artículo de investigación acaba de publicar en línea por la revista científica Physical Review Letters.

"La luz prohibido nos da acceso a una clase exótica de fenómenos cuánticos, que es la energía y las partículas en la pequeña escala de los átomos, llamado prohibidos Anderson precesiones pseudo-espín", dijo Perakis.

(Los fenómenos son el nombre del fallecido Philip W. Anderson, co-ganador del Premio Nobel de Física 1977 en que llevó a cabo los estudios teóricos de los movimientos de electrones dentro de los materiales desordenados como el vidrio que carecen de una estructura regular.)

Se han hecho posible los estudios recientes de Wang mediante una herramienta llamada espectroscopia de terahercios cuántico que puede visualizar y electrones de dirección. Utiliza destellos láser de terahercios como un mando de control para acelerar supercorrientes y acceder a nuevos estados cuánticos y potencialmente útiles de la materia. La National Science Foundation ha apoyado el desarrollo del instrumento, así como el estudio de la luz prohibido.

Los científicos dicen que el acceso a este y otros fenómenos cuánticos podría ayudar a impulsar las innovaciones más importantes:     "Al igual que los transistores gigahertz de hoy y los enrutadores inalámbricos 5G reemplazado tubos megahercios de vacío o válvulas termoiónicas hace más de medio siglo, los científicos están buscando un salto adelante en los principios de diseño y nuevos dispositivos con el fin de lograr la computación cuántica y la capacidad de comunicación", dijo Perakis, con Alabama en Birmingham. "Encontrar formas de control, acceso y manipular las características especiales del mundo cuántico y conectarlos a problemas del mundo real es un empuje científico importante en estos días. La Fundación Nacional de Ciencia ha incluido estudios cuánticos en sus '10 Grandes Ideas' para futuras investigaciones y el desarrollo crítico para nuestra nación ". Wang dijo: "La determinación y la comprensión de la ruptura de simetría en superconductores Unidos es una nueva frontera en ambas descubrimiento materia cuántica fundamental y ciencia práctica de la información cuántica. Segunda generación armónica es una sonda fundamental simetría. Esto será útil en el desarrollo de la futura computación cuántica las estrategias y la electrónica con altas velocidades y bajo consumo de energía ". Antes de que puedan llegar, sin embargo, los investigadores necesitan hacer más exploración del mundo cuántico. Y esta segunda emisión de luz armónica prohibido en los superconductores, Wang dijo, representa "un descubrimiento fundamental de la materia cuántica."

fuente: 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>.