Cientistas usam luz para acelerar supercurrents, acesso proibido luz, mundo quântico

Os cientistas têm visto coisas inesperadas em supercurrents, a eletricidade que se move através de materiais sem resistência, geralmente em temperaturas frias super, que a simetria pausa e é suposto ser proibido pelas leis convencionais da física, disse Jigang Wang, um professor de física e astronomia na Universidade do Estado de Iowa, um cientista sênior do Departamento de Laboratório Ames de Energia dos EUA e líder do projeto.

O laboratório de Wang tem utilização pioneira de pulsos de luz em terahertz trilhões frequencies- de pulsos por segundo, para acelerar elétrons pares, conhecidos como pares de Cooper, dentro supercurrents. Neste caso, os pesquisadores acompanharam luz emitida pelos pares de elétrons acelerados. O que eles encontraram foram "segundas emissões de luz harmônicas", ou luz com o dobro da frequência da luz de entrada usado para acelerar elétrons.

Isso, Wang disse, é análogo ao desvio de cor do espectro vermelho para o azul profundo.

"Estas segundas emissões terahertz harmônicas devem ser proibidas em supercondutores", disse ele. "Isso é contra a sabedoria convencional."

Wang e seus colaboradores, incluindo Ilias Perakis, professor e cadeira de física na Universidade de Alabama em Birmingham e Chang-Beom Eom, o Raymond R. Holton Presidente de Engenharia e Theodore H. Geballe Professor na Universidade de Wisconsin-Madison, relatório sua descoberta em um trabalho de pesquisa acaba de ser publicado online pela revista científica Physical Review Letters.

"A luz proibido nos dá acesso a uma classe exótica de fenômenos quânticos, que é a energia e as partículas em pequena escala dos átomos, chamado proibidos Anderson precessions spin-pseudo", disse Perakis.

(Os fenômenos são nomeados após o final Philip W. Anderson, co-ganhador do Prêmio Nobel 1977 de Física, que realizou estudos teóricos de movimentos de elétrons dentro de materiais desordenados como o vidro que não possuem uma estrutura regular.)

estudos recentes de Wang foram possível graças a uma ferramenta chamada espectroscopia de quantum terahertz que podem visualizar e elétrons boi. Ele usa terahertz laser pisca como um botão de controle para acelerar supercurrents e acesso novo e estados quânticos potencialmente úteis da matéria. A National Science Foundation tem apoiado o desenvolvimento do instrumento, bem como o estudo da luz proibida.

Os cientistas dizem que o acesso a este e outros fenômenos quânticos poderiam ajudar a impulsionar inovações importantes:     "Assim como transistores gigahertz de hoje e roteadores sem fio 5G substituídos tubos de vácuo megahertz ou válvulas térmicas, mais de meio século atrás, os cientistas estão à procura de um salto em frente em princípios de design e novos dispositivos, a fim de alcançar a computação quântica e capacidades de comunicação", disse Perakis, com Alabama em Birmingham. "Encontrar maneiras de controlar, acessar e manipular as características especiais do mundo do quantum e conectá-los ao mundo real problemas é um grande impulso científica nos dias de hoje. A National Science Foundation incluiu estudos quânticos em seus '10 Big Ideas' para futuras pesquisas e desenvolvimento crítico para a nossa nação." Wang disse: "A determinação e compreensão de quebra de simetria em supercondutores estados é uma nova fronteira em ambas descoberta matéria quântica fundamental e ciência da informação quântica prático. A segunda geração harmônica é uma sonda fundamentais simetria. Isso será útil no desenvolvimento do futuro computação quântica estratégias e produtos eletrônicos com alta velocidade e baixo consumo de energia ". Antes que eles possam chegar lá, no entanto, os pesquisadores precisam fazer mais explorando do mundo quântico. E esta segunda emissão de luz harmônica proibido em supercondutores, Wang disse, representa "uma descoberta fundamental da matéria quântica."

fonte: 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>.