研究团队利用“两面镜子”创造出负质量粒子,未来可用于构建低功耗激光器

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2018-01-08 16:30 Lynn 镁客网

该研究目前还无法给出理论解释,但是将推动量子领域的研究和发展。

负质量(一个物体的质量为负)这一概念,它主要存在于凝聚态物理学中,常见于天文学领域,用于理解宇宙的创生和演化。近日,罗切斯特大学的研究人员通过光学微腔与受限光线的相互作用创造出了具有负质量的粒子。

研究团队利用“两面镜子”创造出负质量粒子,未来可用于构建低功耗激光器

地球上,所有物体都是符合牛顿定律的,即你对物体施加正向的力,物体就会以正向的加速度运动。但是,具有负质量的物质的属性却是恰恰相反,当你施加正向的力时,它会朝着相反的方向运动。换言之,当你试图去推它时,它就会向你的手运动。

研究团队利用“两面镜子”创造出负质量粒子,未来可用于构建低功耗激光器

这听起来就像是科幻小说,但在物理学中,这是真实存在的,并且罗切斯特大学的研究团队通过特定的装置创造出了具有负质量的粒子。

实验中,研究人员采用的装置是由两面镜子组成,这两面镜子构成一个光学微腔,当镜子的间隔方式不同,光就会被限制在不同的光谱中,随后,研究人员在微腔中嵌入了一个原子级厚薄的二硒化钼半导体。这里,不同放置方式的半导体与被限制的光线之间的相互作用使得半导体上的粒子与光子结合形成极化子。

研究团队利用“两面镜子”创造出负质量粒子,未来可用于构建低功耗激光器

光学微腔

对此,量子光学和量子物理学副教授Nick Vamivakas解释道:“通过粒子和光子融合来创建出极化子,一种具有负质量的粒子,目前这一现象还是令人费解的,但是你试图对它施加力,事实证明它就是负质量物质。”

目前,尽管许多研究小组都在尝试搭建这样的实验设备,但是Vamivakas的研究小组所搭建的设备是首个可以生产创造这种粒子的设备。

关于这一实验设备的产业化,Vamivakas表示,虽然现在还处于实验阶段,但是实验室在继续探索,未来将会利用这一结构搭建全新的激光器,到时全新系统产生激光的能量一定会比现有的传统激光器低很多。

此前,美国华盛顿大学的科学家创造出了具有负质量的液体,进一步加深了人类对于宇宙的理解;而罗切斯特大学的此项研究不仅推动了物理学的发展,同时也使得量子设备的发展得到了进一步发展。

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