Polarytony w fazie nadstałej. Eksperyment w temperaturze pokojowej
Fizycy zaobserwowali fazę nadstałą w kondensacie polarytonów w temperaturze pokojowej — informuje Uniwersytet Warszawski. Po każdym impulsie lasera prążki emitowanego światła pojawiały się w innym miejscu.
Najważniejsze eksperymenty przeprowadzono w IBM Research w Zurychu. Na struktury fotoniczne przygotowane w Wojskowej Akademii Technicznej nanoszono tam cienką warstwę organicznego półprzewodnika. Wyniki badań projektu TopoLight opisano w „Science Advances”.
Mikrownękę optyczną wypełniono specjalnie przygotowanym ciekłym kryształem. Połączenie z warstwą półprzewodnika pozwoliło uzyskać silne sprzężenie światła z materią w temperaturze pokojowej. Właściwości optyczne takiej platformy można dodatkowo dostrajać zewnętrznym napięciem.
Dwa rodzaje porządku w jednej próbce
Ze sprzężenia światła z materią powstają polarytony ekscytonowe. Te kwazicząstki żyją kilka pikosekund, ale mogą w tym czasie utworzyć kondensat Bosego–Einsteina, zachowujący się jak kwantowa ciecz. O nadstałości mówimy, gdy zdolności do przepływu bez oporu towarzyszy regularny, przypominający kryształ rozkład gęstości.
Regularne prążki natężenia emisji były sygnałem, że kondensat sam wytwarza okresową strukturę. Ich zmienne położenie pokazywało z kolei wybór jednej z równoważnych konfiguracji. Prof. Guillaume Malpuech z Institut Pascal CNRS komentował w komunikacie UW: „To klasyczny przykład spontanicznego złamania symetrii”.
Równolegle występowała trwała helisa spinowa, czyli okresowa zmiana polaryzacji światła. Układ ujawniał więc jednocześnie dwa rodzaje porządku: w natężeniu emisji oraz w jej polaryzacji.
Ograniczeniem okazała się trwałość próbki. Półprzewodnik stopniowo reagował z ciekłym kryształem, dlatego pomiary trzeba było zakończyć w ciągu kilkunastu godzin od jej przygotowania. Jak wyjaśnił w komunikacie UW pierwszy autor publikacji, dr Marcin Muszyński, ich powtórzenie wymagało wykonania nowej próbki.
