科技日?qǐng)?bào)北京11月22日電 (記者張佳欣)波蘭華沙大學(xué)物理學(xué)院研究人員將兩束順時(shí)針方向扭曲的光束疊加在一起,在疊加后的暗區(qū)產(chǎn)生逆時(shí)針扭曲。發(fā)表在新一期《光學(xué)》雜志上的這一發(fā)現(xiàn),對(duì)光-物質(zhì)相互作用的研究具有重要意義,并代表著朝著觀察到一種被稱為量子回流的特殊現(xiàn)象邁出了一步。
當(dāng)你向前扔網(wǎng)球時(shí),如果沒有碰到障礙物,它不會(huì)突然改變方向,像回旋鏢一樣回到你身邊。因?yàn)樵诮?jīng)典力學(xué)中,物體只有一個(gè)已知的位置。然而,在量子力學(xué)和光學(xué)中,一個(gè)物體可處于疊加態(tài),這意味著一個(gè)給定的粒子可同時(shí)處于兩個(gè)或更多的位置。粒子的行為可能與網(wǎng)球完全相反,在某些時(shí)間段,它們可能有向后移動(dòng)或反向旋轉(zhuǎn)的可能性。物理學(xué)家稱這種現(xiàn)象為回流。
最新研究中將兩束順時(shí)針方向扭曲的光疊加在一起,并在局部觀察到逆時(shí)針扭曲。為了觀察這一現(xiàn)象,研究人員使用了夏克-哈特曼波前傳感器,該系統(tǒng)提供了高靈敏度的二維空間測(cè)量。他們研究了只帶有負(fù)軌道角動(dòng)量的兩束光束的疊加,并在干涉圖案的暗區(qū)觀察到了局部正軌道角動(dòng)量,這就是“方位回流”。
值得一提的是,攜帶軌道角動(dòng)量的具有方位相位依賴性的光束在許多領(lǐng)域均有應(yīng)用,比如光學(xué)顯微鏡或光鑷。光鑷目前被用來研究細(xì)胞膜或DNA鏈的力學(xué)性能,以及健康細(xì)胞和癌細(xì)胞之間的相互作用等。
研究人員表示,他們目前的演示可被解釋為同相超振蕩。他們提出的回流是相位快速變化的表現(xiàn),這對(duì)于涉及光與物質(zhì)相互作用的應(yīng)用(例如光捕獲或設(shè)計(jì)超精密原子鐘)非常重要。除此之外,這是在觀察二維量子回流方向上邁出的一步。
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