Una onda de luz enviada a través del espacio vacío siempre oscila en la misma dirección. Sin embargo, ciertos materiales se pueden usar para rotar la dirección en la que la luz oscila cuando se coloca en un campo magnético. Esto se conoce como 'magneto-óptico'efecto.
Después de mucha especulación que abarca un largo período de tiempo, una variante de este tipo de efecto ahora se ha demostrado en TU Wien por primera vez. En lugar de cambiar continuamente la dirección de la onda de luz, los materiales especiales llamados 'aislantes topológicos' hacenpor lo tanto, en pasos cuánticos en porciones claramente definidas. El alcance de estos pasos cuánticos depende únicamente de parámetros físicos fundamentales, como la constante de estructura fina. Pronto será posible medir esta constante aún con mayor precisión utilizando técnicas ópticas de lo que es posible actualmente a través deotros métodos. Los últimos hallazgos han sido revelados en la revista de acceso abierto ' Comunicaciones de la naturaleza '.
Aisladores topológicos
"Hemos estado trabajando en materiales que pueden cambiar la dirección de oscilación de la luz durante algún tiempo", explica el profesor Andrei Pimenov, del Instituto de Física del Estado Sólido de TU Wien. Como regla general, el efecto depende de cómoEs más grueso el material: cuanto mayor es la distancia que debe recorrer la luz en el material, mayor es el ángulo de rotación. Sin embargo, este no es el caso para los materiales que el equipo de Pimenov ha investigado más de cerca con la ayuda de una investigación.grupo de Würzburg. Se han centrado en los 'aislantes topológicos', para los cuales el parámetro crucial es la superficie en lugar del grosor.
Aisladores en el interior, la electricidad generalmente se puede conducir de manera muy efectiva a lo largo de la superficie de un aislante topológico. "Incluso cuando se envía radiación a través de un aislante topológico, la superficie es lo que marca la diferencia", dice Pimenov. Cuando la luz se propaga en estematerial, la dirección de oscilación del haz es girada por la superficie del material dos veces, una vez cuando entra y otra vez cuando sale.
Lo más notable aquí es que esta rotación se lleva a cabo en porciones particulares, en pasos cuánticos, en lugar de ser continua. El intervalo entre estos puntos no está determinado por la geometría o por las propiedades del material y, en cambio, se define solo por los fundamentalesconstantes naturales. Por ejemplo, pueden especificarse sobre la base de la constante de estructura fina, que se utiliza para describir la fuerza de la interacción electromagnética. Esto podría abrir la posibilidad de medir constantes naturales con más precisión de lo que ha sido previamentecaso e incluso puede conducir a la identificación de nuevas técnicas de medición.
Mayor precisión de medición con materiales especiales
La situación es similar para el efecto Hall cuántico, que es otro fenómeno cuántico observado en ciertos materiales, en cuyo caso una variable particular aquí la resistencia eléctrica puede aumentar solo en ciertas cantidades. El efecto Hall cuántico se usa actualmente paramediciones de precisión, con la definición estándar oficial de resistencia eléctrica basada en ella. En 1985, se otorgó el Premio Nobel de Física por el descubrimiento del efecto Hall cuántico.
Los materiales topológicos también han sido objeto de una victoria del Premio Nobel, esta vez en 2016. Se espera que estos últimos resultados también permitan la utilización de materiales con características topológicas especiales en este caso, aislantes topológicospara aplicaciones técnicas específicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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