julio 2, 2022

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Los físicos crean una nueva trampa óptica: primera evidencia de la localización de ondas de Anderson fuera del espectro de la ‘trampa’

Luz ligada: los físicos han podido capturar la luz con la ayuda de un nuevo tipo de trampa, lo que demuestra un efecto físico que no se ha probado experimentalmente. En este caso, la estructura especial evita la propagación de ondas, aunque el espectro de luz se encuentra fuera del rango espectral del patrón de interferencia. Anteriormente no estaba claro si la cadena ligera es posible incluso mediante la llamada localización de Anderson de dicho grupo, y esto ahora se ha demostrado.

Fenómenos como la refracción y la difracción de la luz muestran que ciertos materiales pueden afectar la luz y otras radiaciones. Tales interacciones pueden cambiar la dirección, la fase, la polarización o la longitud de onda de la luz. En metamateriales especiales y cristales fotónicos, los físicos han logrado incluso bloquear la luz. para detener o la velocidad de su desarrollo Hasta el infinito Para acelerar.

Localización de Anderson: ondas fijas

Otra forma de lidiar con la luz y otras ondas es lo que se conoce como localización de Anderson. Se basan en una predicción teórica hecha por el físico estadounidense Philip Anderson en 1958. Según esto, el efecto disruptivo de algunas estructuras, los llamados sistemas turbulentos, pueden detener repentinamente los electrones y otras partículas cuánticas en movimiento libre. En el caso de los electrones, esto convierte repentinamente a un conductor en un aislante.

Desde entonces, esta localización de Anderson también se ha demostrado para varias formas de radiación y ondas sonoras. Sin embargo, parece haber una limitación: estas trampas de ondas solo funcionan si el tamaño de la red de la estructura manipulada coincide con el espectro y, por lo tanto, con la longitud de onda de la radiación. “Experimentalmente, la localización de Anderson siempre se ha limitado al rango espectral de la perturbación”, explican Alex Dikoboltsev del Technion en Haifa y sus colegas.

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¿Es esto también posible para la trampa “invisible”?

Pero los físicos ahora han roto ese límite: han demostrado que las estructuras de luz “invisibles” porque se encuentran fuera de su espectro también pueden captar ondas. Dikoboltsev y su equipo ya lo habían predicho teóricamente en 2019, y ahora, junto con colegas de la Universidad de Rostock, también han logrado demostrarlo experimentalmente.

Para su experimento, los físicos primero construyeron una estructura fotónica que actúa como un sistema perturbador: una trampa de luz. “Para hacer esto, interconectamos kilómetros de fibras ópticas de vidrio de tal manera que la propagación de la luz en estas fibras simule el movimiento de los electrones en los materiales irregulares”, explica el coautor Sebastian Weidmann de la Universidad de Rostock. Luego, los investigadores enviaron haces de radiación a través de este sistema, cuyos números de onda eran significativamente más altos o más bajos que el tamaño espectral de la estructura de interferencia.

Prueba empírica exitosa

El resultado: “Podemos ver claramente que las ondas de luz están confinadas a pequeñas regiones espaciales incluso si la turbulencia es prácticamente invisible para ellas”, informa Weidemann. Los rayos de onda se mantuvieron en su lugar, mostrando una clara evidencia de la localización de Anderson. “Hemos demostrado experimentalmente por primera vez que la localización de Anderson puede ocurrir completamente fuera del rango espectral del trastorno”, dicen los físicos.

Según su análisis, este nuevo efecto se produce a través de transiciones virtuales: “Al interactuar varias veces seguidas con la turbulencia casi invisible de las ondas de luz, puede surgir un efecto inesperadamente fuerte que empuja incluso estas ondas de luz a la localización de Anderson”, explica Dikoboltsev. . “Como resultado, las ondas de cualquier número de ondas, incluso fuera del espectro de turbulencia, pueden experimentar la localización de Anderson”.

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También importante para aplicaciones prácticas.

Estos resultados no solo amplían el conocimiento sobre la propagación de ondas en sistemas turbulentos, sino que también son importantes para aplicaciones técnicas concretas. Porque conduce a nuevas posibilidades para suprimir selectivamente las corrientes a través de estos sistemas turbulentos, independientemente de si son luz, sonido o electrones. (Avances de la ciencia, 2022; doi: 10.1126/sciadv.abn7769)

Fuente: Universidad de Rostock