Znanstvene vijesti — 28.07.2018.

Spontani magnetizam hladnih atoma potaknut svjetlošću

Naš kolega Ivor Krešić objavio je sa suradnicima iz Velike Britanije i Francuske rad o samoorganizaciji magnetskih dipola u hladnom oblaku rubidijevih atoma obasjanih laserom te u prisutnosti zrcala koje stvara povratnu spregu.

 

Spontaneous light-mediated magnetism in cold atoms

I. Krešić, G. Labeyrie, G. R. M. Robb, G.-L. Oppo, P. M. Gomes, P. Griffin, R. Kaiser, T. Ackemann, Communications Physics 1, 33 (2018).

DOI: 10.1038/s42005-018-0034-3

Poznato je da nelinearni sustavi izvan termodinamičke ravnoteže mogu pokazivati zanimljive efekte poput spontanog samouređenja iznad kritične točke. Također, zadnjih je godina ustaljena praksa korištenja hladnih atoma u svrhu emuliranja procesa relevantnih za fiziku kondenzirane materije. Vjeruje se da će bolja kontrola, koju hladni atomi pružaju, omogućiti bolje razumijevanje fundamentalnih procesa u novim materijalima. U ovom radu opažena je samoorganizacija atomskih magnetskih dipola u sustavu obasjanom laserskom zrakom čime se emuliraju procesi u magnetskim materijalima.

Rad pokazuje da se međudjelovanje između magnetskih dipola prenosi laserskom zrakom, te je eksperimentalno demonstrirano da se isto može mijenjati korištenjem homogenog magnetskog polja. Bez magnetskog polja uređenje je antiferomagnetsko, dok se dodavanjem longitudinalnog polja dipoli organiziraju u ferimagnetsko uređenje s prvim susjedima u suprotnim smjerovima, ali ukupnim dipolom u smjeru polja. Također, dodavanjem transverzalnog magnetskog polja pokazano je da dipoli prate ponašanje transverzalnog Isingovog modela.

Samoorganizacija u sustavu. a) Interakcija lokaliziranog magnetskog dipola prenošena laserom pomoću optičkog pumpanja. b), c) Mehanizam samoorganizacije uzrokovan difrakcijom i zrcalom na kratkim udaljenostima od rešetke tzv. Talbotovim efektom. Talbotov efekt je periodično ponavljanje faznih i amplitudnih modulacija transmitirane laserske zrake prilikom propagacije nakon optičke rešetke što u ovom nelinearnom sustavu omogućava samoorganizaciju struktura s duljinskom skalom određenom položajem zrcala. Talbotov efekt također omogućava in-situ promatranje magnetskog dipolnog uređenja mjerenjem profila laserske zrake.

 

 

U ovom sustavu samoorganizacija lomi kontinuiranu rotacijsku i translacijsku simetriju početnog stanja čime se otvara mogućnost proučavanja novih fizikalnih režima u domeni fizike velikog broja modova. To je trenutno vrlo živo područje istraživanja u kojem su se dosad uglavnom koristili optički rezonatori.

Magnetski uređena stanja. a)-e) antiferomagnetsko uređenje na kvadratičnoj rešetki za iskuljučeno magnetsko polje. f)-j) ferimagnetsko uređenje na heksagonalnoj rešetki za magnetsko polje od 120 mG. Prikazani su rezultati eksperimentalnih mjerenja te računalnih simulacija. Duljinsku skalu optičke rešetke moguće je mijenjati pomicanjem položaja zrcala.

Magnetski uređena stanja. a)-e) Antiferomagnetsko uređenje na kvadratnoj rešetki za isključeno magnetsko polje. f)-j) Ferimagnetsko uređenje na heksagonskoj rešetki za magnetsko polje od 120 mG. Prikazani su rezultati eksperimentalnih mjerenja te računalnih simulacija. Duljinsku skalu optičke rešetke moguće je mijenjati pomicanjem zrcala.

 

IF Ⓒ 2017 Ndoc Deda