美國羅切斯特光學研究所利用負質量粒子以極低功率實現激光激射
據物理學組織網站1月10報道，當力作用在物體上時，大部分物體以可預測的方式發生反應——除非物體具有「負質量」。然後這些物體以與期望完全相反的方式發生作用。
如今，美國羅切斯特光學研究所通過在光學微腔中，使原子厚度半導體薄膜與限制的光相互作用，成功創造出具有負質量的粒子。
羅切斯特光學研究所量子光學和量子物理尼克·瓦米瓦克斯副教授說：「從物理學角度而言，這是一種有趣且令人興奮的現象。但是這也證明了，我們製備的器件代表了一種產生低功率激光的方法。研究成果發表在《自然·物理》雜誌。
現在，羅切斯特大學的研究人員已經成功地通過在光學微腔中與受限光線相互作用而在原子級薄的半導體中產生負質量的粒子。
該器件的光學微腔由兩面鏡子構成，根據鏡子擺放位置的不同，光學微腔可限制不同波長的光。尼克·瓦米瓦克斯實驗室的研究人員，包括共同主要作者薩哈爾·達拉（現在在印度理工學院）和查克拉伯蒂博士，在光學微腔中嵌入了一層原子厚度德邦二硒化鉬半導體薄膜。
由尼克·瓦米瓦克斯實驗室開發的光學微腔，光子通過與原子薄膜半導體相互作用產生負質量粒子。
二硒化鉬半導體薄膜放置在能與限制光發生作用，並從二硒化鉬中產生激子的位置，激子與限制光束中的光子形成極化激元。
尼克·瓦米瓦克斯解釋說：「通過使激子放棄部分特徵給光子，以生成極化激元，我們最終創建了與之相關的負質量粒子。這是一種思維彎曲的想法，因為如果你試圖推或拉它，它會和你的直覺告訴你的方向相反。」其他研究團隊正在對其他相似器件開展實驗，但是該器件是世界首個能產生負質量粒子的器件。
下一步工作
未來，研究團隊將繼續探索以下問題：
?器件如何作為生產激光器的襯底。「在該器件中產生的極化激元，使得激光器的工作原理完全不同。與目前使用的傳統激光器相比，當系統輸入極低能量時，該器件開始激射。」
?在器件中產生負質量的物理意義。「我們夢想著應用推拉的方法——可能是通過在器件上施加電場——然後研究這些極化激元在施加外力情況下如何在器件中運動。」
文獻信息
S. Dhara et al. Anomalous dispersion of microcavity trion-polaritons, Nature Physics (2017). DOI: 10.1038/nphys4303
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