Впервые туннелированием электронов управляли с помощью света

Ученые из Кавендишской лаборатории в Кембридже использовали свет, чтобы протолкнуть электроны через классический барьер. Хотя квантовое туннелирование является следствием волновой природы элементарных частиц, впервые оно управлялось с помощью света.

Как явление туннелирование встречается в процессах радиоактивного распада, во многих химических реакциях, а также используется в сканирующем туннельном микроскопе.

По словам проф. Джереми Баумберга (Jeremy Baumberg), «трюк воздействия на электроны заключается в том, чтобы «обвенчать» их со светом». Механизм «брака» состоит в следующем.

Электромагнитный резонатор (потенциальная яма), являющийся контейнером для электромагнитного поля, захватывает фотоны с длиной волны, определяемой его геометрией. В нем возникают дискретные уровни энергии, позволяющие захватывать заряженные частицы, в данном случае электроны. Захваченные электроны образуют связанные состояния с фотонами, или квазичастицы, которые команда назвала «диполяритонами». Они вытянуты в определенном направлении и сильно взаимодействуют между собой.

Такие сильно взаимодействующие квазичастицы вызывают большой интерес физиков-твердотельщиков, которые пытаются получать конденсированные состояния вещества.

Пребывая в двух местах одновременно (в квантовом смысле), эти новые квазичастицы обещают перенести идеи атомной физики на практические устройства, делая видимыми квантовые эффекты.