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暗激子为物质带来新的启示

导读 莫纳什大学的一个研究小组首次揭示了激子-极化子与其相关的暗激子库之间相互作用的全部影响。这项研究题为暗激子介质中的极化子极化子准粒...

莫纳什大学的一个研究小组首次揭示了激子-极化子与其相关的暗激子库之间相互作用的全部影响。这项研究题为“暗激子介质中的极化子极化子准粒子”,发表在《物理评论 B》上。

激子极化子(简称极化子)是光和物质的混合体,继承了两者的最佳特性。它们形成于夹在两面镜子之间的半导体中,激光通过镜子照射。

“极化子捕捉了物质和光的有用特性,”主要作者肯尼斯·朱说。“它们的&luo;物质&ruo;部分意味着我们可以通过它们的相互作用来操纵它们。同时,&luo;光&ruo;部分使极化子几乎没有质量,从而形成一种可以毫不费力地流动的超流体凝聚体。

莫纳什大学博士生肯尼斯说:“把它们放在一起,就形成了一种我们可以引导和控制的新型&luo;液态光&ruo;,这可能是利用光构建电路的下一代计算的基础。”

但是有阳必有阴,极化子的暗对应物——暗激子也是如此。

这些暗激子与光不耦合,但仍能够与极化子相互作用。

“实验中,每当极化子形成时,它们往往伴随着大量与之一起形成的暗激子。然而,由于它们是暗的,因此很难看到它们的真实效应,”通讯作者米拉·帕里什教授说。

一项著名的技术为这一场合增光添彩

莫纳什大学的研究人员使用一种称为费米液体理论的框架来解释暗库对亮极化子的影响。其基本思想是将(许多)可能的相互作用映射到一个新的“准粒子”上——一个与原始粒子具有不同质量、能量和寿命的准粒子。这使得多粒子系统可以被视为单个粒子。

一种这样的准粒子是极化子,它可以被认为是原始粒子周围的“影响区域”。

通过使用这种技术并包括所有可能的双粒子相互作用,他们发现亮极化子被暗介质的激发“修饰”,形成一种称为极化子极化子的新准粒子。

物理上,这表现为随着暗激子密度的增加,光物质耦合强度的降低,这种效应在实验中很常见。

相反,暗库与极化子之间的相互作用强度会增加,尤其是当库和极化子的自旋不同时。这种效应可能非常强烈,以至于产生了一个额外的准粒子——双激子极化子——它与两个相反自旋激子的束缚态有关。

这种现象被称为费什巴赫共振,最早是在超冷原子气体中观察到的,有望将相互作用强度调整到所需的任何值。然后可以创建引导极化子凝聚体流动的储层“山丘”和“山谷”,然后在(激光)开关的轻弹下改变它们。

下一步是什么?

这项研究为油藏工程领域开辟了新的机会。目前,利用这种暗色油藏捕获和聚焦亮极化子方面已经取得了实验进展,这项研究展示了如何利用油藏从根本上改变极化子本身。

此外,这项研究提供了一种审视旧成果的新方法——通过考虑迄今为止未知的储层影响,可以更准确地确定相互作用强度。

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