Поляритон

Шаблон:Квазичастица Полярито́н (Шаблон:Lang-en) — составная квазичастица, возникающая при взаимодействии фотонов (электромагнитных волн) с элементарными возбуждениями среды — оптическими фононами, экситонами, плазмонами, магнонами и так далее (которые называются соответственно фононными поляритонами, экситонными поляритонами (светоэкситонами), плазмон-поляритонами, магнонными поляритонами и так далее). Взаимодействие электромагнитных волн с возбуждениями среды, приводящее к их связи, становится особенно сильным, когда одновременно их частоты $\omega$ и волновые векторы $k$ совпадают (резонанс). В этой области образуются связанные волны, то есть поляритоны, которые обладают характерным законом дисперсии $\omega (k)$. Их энергия состоит частично из электромагнитной и частично из энергии собственных возбуждений среды.

Для описания фононных поляритонов необходимо решить уравнения колебаний кристаллической решётки совместно с уравнениями Максвелла. В простейшем случае кубического кристалла с изолированными фононным резонансом на частоте ${\omega }_0$ решение даёт следующее соотношение для дисперсии фононных поляритонов (без учёта затухания):

${\left(\frac{kc}{\omega }\right)}^2=\epsilon (\omega )=\frac{{\omega }_L^2-{\omega }^2}{{\omega }_0^2-{\omega }^2}{\epsilon }_{\mathrm{\infty }}$,

где $\epsilon$ — диэлектрическая проницаемость среды, ${\epsilon }_{\mathrm{\infty }}$ — высокочастотная (по отношению к ${\omega }_0$) диэлектрическая проницаемость, ${\omega }_0$, ${\omega }_L$ — частоты поперечного и продольного длинноволновых оптических фононов.

Связанное состояние фотонов

В момент столкновения фотонов с охлаждёнными до почти абсолютного нуля атомами рубидия фотоны приобретают массу (атомная составляющая поляритона). Путешествуя через облако рубидия, фотоны движутся от атома к атому. Каждое такое взаимодействие с атомом длится миллионные доли секунды, но иногда могут происходить встречи фотонов, после которых они следуют вместе неразрывно. Покинув облако, они теряют атомную составляющую, но "помнят" о том, что происходило с ними в облаке, оставаясь связанными в пары и триплеты.

См. также

• Поверхностный поляритон

Ссылки

• Ученые создали новый поляритонный лазер // 21 июля 2014
• Создан прибор, разделяющий ток спинов в жидком свете // 12.11.2018
• В Сколтехе запатентовали метод управления свойствами "жидкого света" (поляритонный транзистор запатентован в "Сколтехе") // ТАСС, 2 фев 2023