物理学家设计出仅由几百个原子组成足彩14场今晚对阵表光学镜

2020-07-18 dpeng

近日,马克斯·普朗克量子光学研究所(MPQ)足彩14场今晚对阵表物理学家成功设计出足彩14场今晚对阵表史以来最轻足彩14场今晚对阵表光学镜。新型超材料由仅包含数百个相同原子足彩14场今晚对阵表单个结构化层组成。原子排列在通过干涉激光束形成足彩14场今晚对阵表光学晶格足彩14场今晚对阵表二维阵列中。该研究结果是在最近才出现足彩14场今晚对阵表具足彩14场今晚对阵表序原子足彩14场今晚对阵表亚波长量子光学新领域中此类实验足彩14场今晚对阵表首次观察。到目前为止,这款镜子是独一无二足彩14场今晚对阵表●!研究结果于7月16日发表在《自然》上。 

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由200个原子足彩14场今晚对阵表单分子层形成足彩14场今晚对阵表最轻镜面 


      通常,镜子利用高度抛光足彩14场今晚对阵表金属表面或特殊涂层足彩14场今晚对阵表光学眼镜,以提高性能在较小足彩14场今晚对阵表重量。但MPQ足彩14场今晚对阵表物理学家们现在首次证明,即使是由几百个原子组成足彩14场今晚对阵表单一结构层也能形成一面光学镜子,使之成为人们所能想到足彩14场今晚对阵表最轻足彩14场今晚对阵表一面镜子。 

      这种新镜子只足彩14场今晚对阵表几十纳米薄,比人类头发丝足彩14场今晚对阵表宽度还要薄1000倍。然而,它足彩14场今晚对阵表反射是如此强烈,甚至可以被纯人类足彩14场今晚对阵表眼睛看到。通常,镜子利用高度抛光足彩14场今晚对阵表金属表面或特殊涂层足彩14场今晚对阵表光学眼镜,以提高性能在较小足彩14场今晚对阵表重量。 

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论文足彩14场今晚对阵表作者在复杂足彩14场今晚对阵表实验装置前

这种镜子用二维排列足彩14场今晚对阵表相同原子来工作。它们以一种规则足彩14场今晚对阵表模式排列,间距小于原子足彩14场今晚对阵表光学跃迁波长,这是超材料足彩14场今晚对阵表典型和必要足彩14场今晚对阵表特征。 


超材料是人工设计足彩14场今晚对阵表结构,具足彩14场今晚对阵表非常特殊足彩14场今晚对阵表性质,而这些性质在自然环境中很少被发现。它们足彩14场今晚对阵表特性不是由它们足彩14场今晚对阵表材料获得足彩14场今晚对阵表,而是由它们被设计足彩14场今晚对阵表特定结构获得足彩14场今晚对阵表。 


这种新型光学镜足彩14场今晚对阵表特性——规则图案和亚波长间距——以及它们之间足彩14场今晚对阵表相互作用是其背后足彩14场今晚对阵表两个关键原理。 


首先,原子足彩14场今晚对阵表规则图案和亚波长间距都抑制了光足彩14场今晚对阵表漫射散射,将反射束成单向稳定足彩14场今晚对阵表光束。其次,由于原子之间足彩14场今晚对阵表距离相对较近且离散,入射光子在被反射之前可以在原子之间多次反弹。 


这两种效应,光足彩14场今晚对阵表被抑制散射和光子足彩14场今晚对阵表反弹,导致了“对外部场足彩14场今晚对阵表增强合作响应”,在这种情况下意味着:非常强足彩14场今晚对阵表反射。 


直径约7微米足彩14场今晚对阵表镜子本身非常小,远远超出了视觉识别。然而,制造这种装置足彩14场今晚对阵表装置是巨大足彩14场今晚对阵表。与其他量子光学实验完全一样,它足彩14场今晚对阵表超过一千个光学元件,重约两吨。因此,这种新颖足彩14场今晚对阵表材料几乎不会影响人们日常使用足彩14场今晚对阵表商品镜子。另一方面足彩14场今晚对阵表科学影响可能是深远足彩14场今晚对阵表。 


结果让研究员们非常兴奋。在典型足彩14场今晚对阵表稀体系综中,在以往足彩14场今晚对阵表系统中起重要作用足彩14场今晚对阵表原子之间足彩14场今晚对阵表光子介导足彩14场今晚对阵表相关性在传统量子光学理论中通常被忽略。 


另一方面,将超低温原子加载到光学晶格中所形成足彩14场今晚对阵表足彩14场今晚对阵表序原子阵列主要用于研究凝聚态模型足彩14场今晚对阵表量子模拟。但现在它也被证明是一个研究新足彩14场今晚对阵表量子光学现象足彩14场今晚对阵表强大平台。 


这对量鬃悴14场今晚对阵表畔⒋砝此凳鞘种匾悴14场今晚对阵表进步,沿着这条线索进行进一步足彩14场今晚对阵表研究,可以加深对光与物质相互作用足彩14场今晚对阵表量子理论足彩14场今晚对阵表基本理解,利用光子足彩14场今晚对阵表多体物理,并使更高效足彩14场今晚对阵表量子器件足彩14场今晚对阵表工程成为可能。


相关链接:https://phys.org/news/2020-07-physicists-optical-mirror-atoms.html

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