Фізики з Університету Іннсбрука теоретично передбачили можливість синхронної «кристалізації» - виникнення впорядкування - світла і атомів у системі, що складається з газу і лазерного випромінювання. За словами вчених, в «світловому кристалі» можуть навіть виникати характерні для твердого тіла коливання решітки, відомі як фонони. Цікаво, що система повинна бути здатна до саморегулювання - рухи атомарного газу впливають на лазерний "" каркас ", який їх утримує, і навпаки. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє.
Завдяки взаємодії між світлом і речовиною можливе існування таких приладів як оптичні пастки. Вони являють собою лазерні промені, що інтерферують між собою. Якщо розташувати їх певним чином, вийде періодична «» світлова «» структура з мінімумами і максимумами енергії. Виявляється, що якщо помістити атом поруч з точкою простору, де знаходиться мінімум, то цей атом буде прагнути пересунутися до цієї області. Таким способом вчені створюють масштабні впорядковані «кристали» з атомарних газів (наприклад, рубідія або цезію), що імітують поведінку різних твердих тіл. Це дозволяє вивчати фізичні явища від надпровідності до теплопровідності на зручних і передбачуваних моделях.
У новій роботі автори відмовилися від умови інтерференції між лазерами і теоретично змоделювали одномірну (лінійну) систему, в якій є два лазери, спрямованих один до одного і розташований між ними бозе-ейнштейновський конденсат, охолоджений до наднизьких температур. Через випромінювання двох лазерів у рівномірно розподіленому конденсаті виникають неоднорідності, що концентруються у областей з більш високою інтенсивністю випромінювання. Ці неоднорідності змінюють оптичні властивості середовища, наприклад, коефіцієнт заломлення. Це, в свою чергу, впливає на поширення світла і зміщує зони високої інтенсивності.
При щільності лазерного випромінювання вище деякого критичного порогу теоретики пророкують, що взаємозв'язок між поведінкою фотонів і речовини призведе до виникнення періодичних структур. Причому виникнуть вони спонтанно, як у світловому полі, так і в «згустках» атомів. По суті, атоми самостійно перетворюють лазерне випромінювання на стоячу хвилю-пастку, в яку самі ж потім і потрапляють.
За словами фізиків, в таких умовах можливо відтворити процеси, що відбуваються при кристалізації твердих тіл з хаотичних неупорядкованих рідин. При цьому, завдяки взаємодіям всередині системи на всіх масштабах, в такому одномірному кристалі можуть поширюватися хвилі коливань - фонони.
У майбутньому вчені планують розширити свій метод кристалізації світла на почесний (плоский) випадок. Сама розробка може знайти застосування у створенні надточних акселерометрів.