Stworzono kwantowe tornada

Naukowcom ze Skoltech i ich kolegom z Wielkiej Brytanii udało się stworzyć stabilny gigantyczny wir w oddziałujących kondensatach polarytonowych. Odkrycie to może prowadzić do opracowania nowych możliwości w tworzeniu unikalnie ustrukturyzowanych spójnych źródeł światła i badaniu fizyki wielu ciał w ekstremalnych warunkach.

- Formowanie stabilnych prawoskrętnych lub lewoskrętnych prądów polarytonowych wzdłuż obwodu naszych wielokątów może być postrzegane jako wynik tzw. frustracji geometrycznej pomiędzy kondensatami. Kondensaty oddziałują na siebie jak oscylatory, które chcą być ze sobą w przeciwnych fazach. Jednak nieparzysty wielokąt nie może spełnić tej relacji fazowej ze względu na swoją symetrię obrotową, dlatego polarytony wybierają następną najlepszą rzecz, czyli prąd obrotowy - wyjaśniła główna autorka badań, Tamsin Cookson.

Naukowcy skupili swoją uwagę w szczególności na wirach tworzonych przez polarytony - dziwne kwazicząstki, które są pół-światłem (foton) i pół-materią (elektrony). Naukowcy starali się wygenerować wiry w płynach polarytonowych o wysokich wartościach momentu pędu. Innymi słowy, szukali wirów, które obracają się bardzo szybko. Takie wiry, znane również jako wiry olbrzymie, są bardzo trudne do wytworzenia. 

Naukowcy pracowali z oddziałującymi kondensatami polarytonowymi i zdali sobie sprawę, że gdy wiele kondensatów zostanie ułożonych w regularny wielokąt o nieparzystej liczbie wierzchołków (trójkąt, pięciokąt, itd.), stan podstawowy całego układu może odpowiadać prądowi cząstek wzdłuż krawędzi wielokąta.

Przechodząc od jednego wielokąta do drugiego, badacze odkryli, że prąd ten obracał się coraz szybciej, tworząc gigantyczny wir o zmiennym momencie pędu.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie "Nature Communications".