Поляритон

Полярито́н (англ. polariton) — составная квазичастица, возникающая при взаимодействии фотонов (электромагнитных волн) с элементарными возбуждениями среды — оптическими фононами, экситонами, плазмонами, магнонами и так далее (которые называются соответственно фононными поляритонами, экситонными поляритонами (светоэкситонами), плазмон-поляритонами, магнонными поляритонами и так далее). Взаимодействие электромагнитных волн с возбуждениями среды, приводящее к их связи, становится особенно сильным, когда одновременно их частоты $\omega$ и волновые векторы $k$ совпадают (резонанс). В этой области образуются связанные волны, то есть поляритоны, которые обладают характерным законом дисперсии $\omega (k)$. Их энергия состоит частично из электромагнитной и частично из энергии собственных возбуждений среды.

Поляритон
Состав	Составная квазичастица
Классификация	Фононный поляритон, поверхностный поляритон, экситонный поляритон, плазмон-поляритон, магнонный поляритон
Теоретически обоснована	Советским физиком К. Б. Толпыго, в 1950 году и, независимо от него, китайским физиком Куном Хуангом в 1951 году.
Количество типов	6

Для описания фононных поляритонов необходимо решить уравнения колебаний кристаллической решётки совместно с уравнениями Максвелла. В простейшем случае кубического кристалла с изолированными фононным резонансом на частоте $\omega _{0}$ решение даёт следующее соотношение для дисперсии фононных поляритонов (без учёта затухания):

${\left({\frac {kc}{\omega }}\right)}^{2}=\varepsilon (\omega )={\frac {\omega _{L}^{2}-\omega ^{2}}{\omega _{0}^{2}-\omega ^{2}}}\varepsilon _{\infty }$,

где $\varepsilon$ — диэлектрическая проницаемость среды, $\varepsilon _{\infty }$ — высокочастотная (по отношению к $\omega _{0}$) диэлектрическая проницаемость, $\omega _{0}$, $\omega _{L}$ — частоты поперечного и продольного длинноволновых оптических фононов.

Связанное состояние фотонов

В момент столкновения фотонов с охлаждёнными до почти абсолютного нуля атомами рубидия фотоны приобретают массу (атомная составляющая поляритона). Путешествуя через облако рубидия, фотоны движутся от атома к атому. Каждое такое взаимодействие с атомом длится миллионные доли секунды, но иногда могут происходить встречи фотонов, после которых они следуют вместе неразрывно. Покинув облако, они теряют атомную составляющую, но "помнят" о том, что происходило с ними в облаке, оставаясь связанными в пары и триплеты.

См. также

• Поверхностный поляритон

Ссылки

• Ученые создали новый поляритонный лазер // 21 июля 2014
• Создан прибор, разделяющий ток спинов в жидком свете // 12.11.2018
• В Сколтехе запатентовали метод управления свойствами "жидкого света" (поляритонный транзистор запатентован в "Сколтехе") // ТАСС, 2 фев 2023