Человечество тысячелетиями пользовалось металлическими зеркалами, но квантовомеханическая сущность всем хорошо знакомого явления отражения света только начинает проясняться.

Когда свет (электромагнитное поле) попадает на металлическое зеркало, он встряхивает свободные электроны металла, движение которых создает почти идеальную копию падающего луча (отражение). Классическая теория электромагнетизма неплохо описывает начальный и конечный этапы этого процесса, но не может дать объяснения тому, как электроны испускают свет на квантовомеханическом уровне.

Исследователи из Питтсбургского университета и Физического института Загреба (Хорватия) первыми зарегистрировали фундаментальную частицу взаимодействия света и вещества – экситон – в металлах. Они опубликовали свою работу 1 июня онлайн в журнале Nature Physics.

Оптические и электронные свойства металлов ограничивают время жизни в них экситонов (перепутанных состояний фотонов и электронов) интервалом приблизительно в 100 аттосекунд (0,1 квадрильонная доля секунды). Такая малая длительность сильно затрудняет ученым изучение экситонов в металлах, но также объясняет, почему отраженный свет практически полностью повторяет падающий.

Авторы статьи, хорватские физики, теоретически предсказали, а команда из Питтсбурга экспериментально подтвердила, что поверхностные электроны кристаллов серебра способны оставаться в экситонном состоянии более чем в 100 раз дольше, чем электроны из толщи металла. Это обстоятельство упрощает экспериментальное обнаружение металлических экситонов новым методом многомерной когерентной спектроскопии.

Возможность наблюдать экситоны в металлах обещает пролить свет на процессы преобразования излучения солнца в электрическую и химическую энергию в солнечных батареях и растениях, а в будущем может позволить металлам исполнять роль активных элементов в оптических коммуникациях.

Видео (ссылка).

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI