Квазичастицы, противоречащие законам физики, могут открыть новые горизонты в микроскопии

Для изучения объектов в микроскопическом масштабе ученые часто используют источники сверхяркого света. Свободные электронные лазеры, которые показывают наилучшие результаты, ускоряют электроны на нескольких километрах до скорости света, пропуская их через большой зал магнитов, чтобы получить интенсивные импульсы фотонов для изучения материалов.

Теперь международная команда физиков считает , что они могут добиться того же эффекта с помощью гораздо меньшего устройства, используя квазичастицы – частицеподобные сущности, которые возникают из сложных взаимодействий коллектива других частиц. Если их концепцию удастся разработать в рабочую технологию, это может предоставить исследователям по всему миру еще больше непревзойденную видимость тех мельчайших структур, которые они изучают, давая понимание вирусов, компьютерных чипов, фотосинтеза и химии звезд.

Квазичастицы – это когерентные системы, которые могут возникать, когда среды нарушаются или возбуждаются. Несмотря на то что они образованы коллективным усилием, их можно рассматривать как дискретные частицы, так как у них есть стабильные свойства, такие как заряд, масса, энергия, размер, форма и импульс. Они даже могут двигаться быстрее, чем свет в той же среде.

"Самый удивительный аспект квазичастиц заключается в их способности двигаться таким образом, который был бы запрещен законами физики, управляющими отдельными частицами", - говорит физик и соавтор Джон Паластро.

Исследователи показали, что теоретически возможно создать сверхсветовой луч, используя квазичастицы внутри плазменного лазера, создавая длины волн между инфракрасными и ультрафиолетовыми частями спектра.

"Такой прогресс мог бы привести исследования и технологии, которые доступны только в нескольких свободных электронных лазерах по всему миру, прямо к многим университетам, больницам и промышленным лабораториям", - написали исследователи.