Un team di ricercatori del MIT, L'Università di Harvard e l'Università di Belgrado hanno trovato un modo per far sì che i fotoni si respingano l'un l'altro all'interno di una nuvola di gas atomico ultrafreddo. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Fisica della natura , il gruppo descrive gli esperimenti che hanno condotto che prevedevano l'accoppiamento di coppie di fotoni a stati atomici e cosa hanno imparato da loro.

I fotoni non hanno massa o carica, ecco perché hanno poco o nessun effetto l'uno sull'altro mentre si incrociano; non si attraggono né si respingono a vicenda. Ma costringerli ad attrarsi o respingersi a vicenda potrebbe consentire ai ricercatori di creare materiali unici. Gli scienziati hanno studiato i modi per costringerli a farlo usando una varietà di trucchi. Già nel 2013, Per esempio, due dei membri dell'attuale team hanno lavorato insieme a un progetto in cui i fotoni venivano fatti attrarre l'un l'altro nelle giuste circostanze, sparandoli in una nuvola di gas ultrafreddo, che li ha messi in uno stato di Rydberg, rendendole leggermente appiccicose tra loro. I tentativi di utilizzare una tecnica simile sono stati deludenti, però, perché richiedeva di spostare l'indice di rifrazione in direzioni opposte.

In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno provato un approccio simile con una nuova svolta:accoppiare coppie di fotoni contemporaneamente a due stati atomici nello stesso atomo, due volte. Ciò ha permesso al team di sintonizzare la lunghezza d'onda della luce per costringere i fotoni a uscire contemporaneamente dalla nube di gas, un mezzo per dimostrare che i polaritoni possono attrarsi o respingersi a vicenda. E questo ha permesso loro di dimostrare la repulsione a tre corpi tra le quasiparticelle.

I ricercatori notano che aver dimostrato sia attrazione che forza repellente con i fotoni aumenta la possibilità di fare entrambe le cose a distanze dissimili:repulsione a breve distanza, attrazione a lunga distanza, per esempio, e l'idea di creare da essi strutture di tipo molecolare. Immaginano strutture con un ordine cristallino che sarebbe diverso da qualsiasi cosa si trovi in ​​natura e materiali con parametri mutevoli che non sarebbero possibili usando la materia naturale.

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