Nieuw materiaal voor interacties tussen licht en materie

EPFL-wetenschappers hebben een nieuw materiaal gekoppeld aan licht op het niveau van een enkel foton. Dit opent perspectieven voor een betere beheersing en begrip van de eigenschappen van kwantumgerelateerde systemen, waar theoretische berekeningen moeilijk zijn.

Het onderzoek is verschenen in Nature Communications.

De wetenschappers hebben het eerste complexe sterk gecorreleerde materiaal ontdekt waarvan de bestanddelen sterk zijn gekoppeld aan licht op het niveau van één foton. Het materiaal is een Fermi-gas, een gas van neutrale atomen dat bijna tot het absolute nulpunt is afgekoeld. Daar vertonen atomen die tot dezelfde familie van deeltjes behoren als elektronen of neutronen vergelijkbare sterke correlatie-effecten.

Door dit Fermi-gas tussen twee sterk reflecterende optische spiegels te plaatsen, ontdekten de onderzoekers dat interacties met licht ongekend sterk kunnen worden gemaakt. "We zullen dit nu gebruiken om de eigenschappen van kwantumgerelateerde systemen, waar theoretische berekeningen moeilijk zijn, beter te beheersen en te begrijpen", zegt onderzoeksleider Jean-Philippe Brantut. "Omgekeerd zou dit het mogelijk kunnen maken om sterk gecorreleerde materie verder te gebruiken voor toepassingen van kwantumtechnologieën, waar interfacing met licht een vereiste is."