Phối hợp với Technion, Viện công nghệ Israel, các nhà vật lý từ Đại học Rostock đã đưa ra bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về một hiệu ứng vật lý mới ngăn chặn sóng ánh sáng truyền trong không gian. Họ đã chỉ ra rằng các cấu trúc gần như không nhìn thấy trước ánh sáng cũng có thể tác động đáng kể đến sự lan truyền của sóng ánh sáng.
Năm 1958, PW Anderson đã đưa ra một hiện tượng nổi tiếng được gọi là Bản địa hóa Anderson, cả về mặt phân tích và số học. Ông đã chứng minh rằng một chất dẫn điện như đồng có thể đột ngột hoạt động như một chất cách điện nếu trật tự mạng nguyên tử bị xáo trộn đủ. Một sự “rối loạn” như vậy có thể đột ngột giữ (“khoanh vùng”) các electron tự do chuyển động tại chỗ - và do đó ngăn cản bất kỳ dòng điện nào.
Tuy nhiên, hiện tượng này chỉ có thể được giải thích với sự trợ giúp của vật lý lượng tử- trong đó các electron không chỉ được coi là hạt mà đồng thời còn được coi là sóng.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà vật lý giải quyết các thuộc tính của ánh sáng và sự tương tác của nó với vật chất. Họ cũng phát hiện ra rằng sóng ánh sáng có thể bị chặn lại bởi một loại rối loạn mới mà thực tế là sóng không thể nhìn thấy được.
Rối loạn này vượt ra ngoài bản địa hóa của Anderson vì nó ủng hộ mạnh mẽ một số phân bố định kỳ về mặt không gian.
Sebastian Weidemann, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Vật lý Rostock trong nhóm của Szameit, cho biết, “Trước đây người ta cho rằng chỉ những sóng đó mới có thể bị ảnh hưởng (và do đó thể hiện bản địa hóa của Anderson) có cấu trúc không gian khớp với sự phân bố không gian của rối loạn.”
Tiến sĩ Mark Kremer, cũng từ nhóm xung quanh Giáo sư Szameit, nói, “Mặt khác, các làn sóng khác lan truyền gần như không bị xáo trộn.”
Weidemann nói, “Chúng tôi đã thiết kế và thực hiện một thử nghiệm lần đầu tiên chứng minh hiệu ứng này. Chúng tôi có thể thấy rằng sóng ánh sáng bị giới hạn trong các khu vực không gian nhỏ ngay cả khi sự rối loạn được cho là thực tế không thể nhìn thấy được đối với chúng ”.
“Đối với thí nghiệm, chúng tôi đã tạo ra các cấu trúc rối loạn một cách nhân tạo trong phòng thí nghiệm bằng cách kết nối hàng km sợi thủy tinh quang học để sự truyền ánh sáng trong các sợi này bắt chước chuyển động của các electron trong các vật liệu ngổn ngang. ”
Khám phá này là một bước quan trọng trong nghiên cứu cơ bản về sự truyền sóng trong các hệ thống rối loạn và có khả năng tạo cơ sở cho các ứng dụng kỹ thuật tiếp theo trong đó rối loạn có thể triệt tiêu các dòng điện một cách có chọn lọc - cho dù đối với ánh sáng, âm thanh hay electron.
Tạp chí tham khảo:
- A. Dikopoltsev, S. Weidemann, M. Kremer, et al. Quan sát bản địa hóa Anderson ngoài phạm vi rối loạn. DOI: 10.1126 / sciadv.abn7769
