Khám phá ánh sáng tồn tại ở dạng chưa từng thấy

Theo các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu này đến từ Đại học Imperial London, cặp đôi ánh sáng electron sẽ có những đặc tính tạo ra vòng phân tử áp dụng được cho ánh sáng – photon – thay vì electron.

Phát minh này cũng sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu và quan sát các hiện tượng vật lí lượng tử - môn khoa học bao gồm những hạt nhỏ hơn cả nguyên tử.

Trong các vật liệu thông thường, ánh sáng tương tác với các hạt electron xuất hiện ở bề mặt và bên trong vật liệu. Nhưng bằng cách áp dụng lí thuyết vật lí để xây dựng các phản ứng của ánh sáng cùng với loại vật liệu mới được phát hiện mang tên chất ngăn cách cấu trúc không gian, những nhà nghiên cứu của đại học Imperial đã phát hiện ra rằng nó có thể phản ứng với một electron duy nhất trên bề mặt.

Điều này có thể tạo ra một cặp phân tử mang đặc tính của cả ánh sáng và electron. Thông thường, ánh sáng truyền theo đường thẳng, nhưng khi kết hợp với electron nó sẽ đi theo đường của electron, đi khắp bề mặt của vật liệu. Trong nghiên cứu được công bố trong Nature Communications, Tiến sĩ Vincenzo Giannini và đồng nghiệp đã mô phỏng phản ứng này bằng một hạt nano – một hạt hình cầu có đường kính nhỏ hơn 0.00000001 mét – làm bằng chất ngăn cách cấu trúc không gian.

Mô hình của họ cho thấy cùng với việc ánh sáng có những tính chất của electron và quay xung quanh hạt nano, hạt electron cũng sẽ có tính chất của ánh sáng.Thông thrường, các hạt electron quay xung quanh vật chất, như là các hạt mang điện, và chúng sẽ dừng lại khi gặp trở ngại. Tuy nhiên, Tiến sĩ Giannini đã phát hiện ra rằng kể cả khi có những vật cản trên bề mặt hạt nano, hạt electron vẫn sẽ có thể tiếp tục quay với sự hỗ trợ của ánh sáng. Nếu điều này có thể áp dụng vào quang tử, chúng sẽ trở nên mạnh hơn nhiều, khó phá vỡ hơn và ít gặp trở ngại lí học hơn.

Tiến sĩ Giannini cho biết: “Kết quả của nghiên cứu này sẽ có ảnh hưởng lớn đến cách chúng ta nghĩ về ánh sáng. Vật liệu ngăn cách cấu trúc không gian mới chỉ được phát hiện trong thập kỉ trước, nhưng nó đã cho ta những hiện tượng mới để nghiên cứu và những cách thức mới để khám phá những khái niệm quan trọng trong vật lí.”

Tiến sĩ Giannini cho biết thêm rằng bằng những công nghệ hiện nay, ta có thể quan sát hiện tượng ông đã mô phỏng trong thí nghiệm, và nhóm nghiên cứu đang làm việc với các nhà vật lí để điều này trở thành sự thật.

Ông tin rằng quá trình dẫn đến sự ra đời của dạng ánh sáng mới này có thể được phóng to lên để quan sát hiện tượng dễ dàng hơn. Hiện nay, hiện tượng lượng tử chỉ có thể quan sát được khi nhìn vào những vật chất rất nhỏ đã được làm lạnh sâu, nhưng phát hiện mới này sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu đặc tính của chúng ở nhiệt độ thường.

Vân Trang (Theo ScienceDaily)