En un documento que cristaliza el conocimiento de una variedad de experimentos y desarrollos teóricos, los científicos del Centro RIKEN para la Ciencia de la Materia Emergente en Japón han demostrado que el efecto Hall de espín cuántico, un efecto que se sabe que tiene lugar en la física del estado sólido,También es una propiedad intrínseca de la luz.
Los fotones no tienen masa ni carga, por lo que se comportan de manera muy diferente a sus contrapartes masivas, pero comparten una propiedad, llamada espín, que produce fenómenos geométricos y topológicos notables. El espín, una medida del momento angular intrínseco,-puede considerarse como un equivalente del giro de un top. En la investigación publicada en ciencia , el equipo descubrió que los fotones comparten con los electrones una propiedad relacionada con el espín: el efecto Hall de espín cuántico.
"Anteriormente habíamos trabajado en observar ondas electromagnéticas evanescentes", dice Konstantin Bliokh, quien dirigió la investigación, "y nos dimos cuenta de las notables propiedades que encontramos, un giro transversal inusual - era una manifestación del hecho de que el espacio librela luz exhibe un efecto Hall intrínseco de espín cuántico, lo que significa que las ondas evanescentes con espines opuestos viajarán en direcciones opuestas a lo largo de una interfaz entre dos medios ".
Las ondas evanescentes se propagan a lo largo de la superficie de los materiales, como los metales, en la interfaz con el vacío, de la misma manera que las olas oceánicas emergen en la interfaz entre el aire y el agua, y se descomponen exponencialmente a medida que se alejan delinterfaz.
El efecto Hall de giro cuántico para electrones permite la existencia de un tipo inusual de material, llamado aislante topológico, que conduce la electricidad en la superficie pero no a través de la mayor parte del material. Al equipo le intrigó saber que unSe puede encontrar una analogía de estos para los fotones. Aunque la luz no se propaga a través de los metales, se sabe que puede propagarse a lo largo de las interfaces entre un metal y el vacío, en forma de los llamados plasmones de superficie que involucran ondas de luz evanescentes. El grupo pudopara demostrar que el giro transversal inusual que encontraron en las ondas evanescentes fue en realidad causado por el efecto Hall cuántico intrínseco de los fotones, y sus hallazgos también explican experimentos recientes que han demostrado la propagación unidireccional controlada por giro de los modos ópticos de superficie.
Bliokh continúa: "En un nivel puramente científico, esta investigación profundiza nuestra comprensión de la teoría clásica de las ondas de luz desarrollada por James Clark Maxwell hace 150 años, y también podría conducir a aplicaciones que utilizan dispositivos ópticos que se basan en la dirección degirar."
Franco Nori, quien organizó el proyecto, dice: "Este trabajo fue posible gracias a la naturaleza interdisciplinaria de RIKEN, ya que pudimos reunir los descubrimientos realizados en varias áreas diferentes, para mostrar ese giro transversal, bloqueado en la dirección deLa propagación de ondas parece ser una característica universal de las ondas de superficie, incluso cuando son de naturaleza diferente ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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