Физики увидели уровни Ландау для фотонов в фотонных кристаллах
Для этого они деформировали кристаллы для создания псевдомагнитных полей для фотонов
Физики зарегистрировали уровни Ландау для фотонов в фотонных кристаллах. Они деформировали кристаллическую решетку, чтобы создать аналог магнитных полей для фотонов. Обе статьи (1, 2) опубликованы в журнале Nature Photonics.
Эта новость появилась на N + 1 при поддержке ежегодной Национальной премии в области будущих технологий «Вызов». В 2023 году ее присудили за ионный квантовый процессор, магниты из высокотемпературного сверхпроводника, вычислительные устройства на основе поляритонов и оптический транзистор, а также открытия, позволившие создать новые подходы для лечения заболеваний мозга
Электроны, удерживаемые в двумерной плоскости, двигаются по круговым орбитам под действием магнитного поля из-за силы Лоренца. Это движение квантуется, и энергетический спектр электронов распадается на дискретные состояния, которые называются уровнями Ландау. В частности, из-за этих плоских энергетических зон возникают целочисленные и дробные квантовые эффекты Холла. На фотоны сила Лоренца не действует, так как они не несут заряда. Однако фотоны можно заставить испытывать аналогичное воздействие — псевдомагнитные поля — если нарушить периодичность структуры фотонного кристалла.
Сразу две группы физиков — одна под руководством Микаэля Рехтсмана (Mikael C. Rechtsman) из Университета штата Пенсильвания, вторая в составе Рене Барчука (René Barczyk), Кобуса (Лоуренса) Койперса (L. Kuipers) и Эвольда Верхагена (Ewold Verhagen) из Центра Нанофотоники в Амстердаме и Дельфтского Технического Университета — одновременно и независимо опубликовали работы, в которых экспериментально обнаружили уровни Ландау для фотонов.
Ученые деформировали кристаллические решетки фотонных кристаллов, чтобы создать для фотонов аналог конусов Дирака в графене. Чтобы исследовать полученные фотонные состояния, первая группа использовала метод обратного рассеяния с угловым и частотным разрешением, а вторая — Фурье-спектрополяриметрию в дальнем поле.
В результате обе группы обнаружили уровни Ландау для фотонов. При этом ученые отмечают хорошее согласие экспериментальных результатов с теоретическим предсказанием. Кроме того, физики показали, что дополнительная деформация может уменьшить дисперсию состояний, а создавая разнонаправленную деформацию в кристалле можно наблюдать краевые хиральные фотонные состояния.
Более подробно о том, что такое фотонные кристаллы, и какие еще бывают кристаллы, читайте в нашем материале «Новый порядок».
Статистическая значимость составила 2,6 сигмы
Физики из эксперимента LUX-ZEPLIN (LZ) обнаружили одно высокоэнергетическое событие, которое могло возникнуть при столкновении частицы темной материи с ядром ксенона. Энергия ядерной отдачи составила около 248 килоэлектронвольт, а глобальная статистическая значимость отклонения от фоновой модели достигла 2,6 стандартного отклонения. Об этом представитель коллаборации Сэм Эриксен (Sam Eriksen) сообщил на конференции TeVPA 2026, результаты представлены на сайте эксперимента, там же доступен препринт.