Квазичастицы подойдут для создания источников света таких же мощных как лучшие из существующих лазеров, но гораздо более компактных, считают исследователи.
Международная группа физиков предложили различные способы использования квазичастиц для создания мощных и миниатюрных источников света. Они подойдут для неразрушающего сканирования вирусов, исследования биологических процессов, производства микроэлектроники и астрофизических исследований.
Квазичастицы образуются множеством электронов, перемещающихся синхронно. Такие частицы могут двигаться с любой скоростью — даже быстрее света — и противостоять мощным внешним силам, например, вблизи от черной дыры. Самая интересная особенность квазичастиц — «способность двигаться способами, которые запрещены законами физики, управляющими отдельными частицами», отмечают физики.
Исследователи изучили уникальные свойства квазичастиц в плазме с помощью моделирования на суперкомпьютерах Европейского совместного предприятия по высокопроизводительным вычислениям. Анализ показал, что хотя каждый электрон совершает относительно простые движения, общее излучение их совокупности может имитировать излучение частицы, движущейся быстрее света, или колеблющейся частицы.
Моделирование показывает, что эти свойства квазичастиц можно использовать для создания мощных источников когерентного излучения с широким спектром от терагерцевого диапазона до крайнего ультрафиолета. Они могут заменить современные аналоги — лазеры на свободных электронах.
Последним требуются громоздкие ускорители (до нескольких км), чтобы получить достаточно яркий луч. Это ограничивает возможности для практического применения в лабораториях, больницах и на производственных предприятиях. Теория, описанная в исследовании, предполагает, что квазичастицы будут производить невероятно яркий свет, преодолевая небольшое расстояние. Исследователи планируют практические эксперименты, чтобы продемонстрировать корректность моделирования.
Читать далее:
«Адская» планета недалеко от Земли подает загадочные сигналы: ученые придумали, как их расшифровать
Посмотрите, как по-разному нашего соседа видят «Хаббл» и «Уэбб»
Странную утечку газа нашли в Балтийском море: она поставила ученых в тупик
На обложке: иллюстрация яркого излучения от квазичастиц. Изображение: Bernardo Malaca, University of Rochester