Поляритон

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

Полярито́н (англ. polariton) — составная квазичастица, возникающая при взаимодействии фотонов 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 [math]\displaystyle{ \omega }[/math] и волновые векторы [math]\displaystyle{ k }[/math] совпадают (резонанс). В этой области образуются связанные волны, то есть поляритоны, которые обладают характерным законом дисперсии [math]\displaystyle{ \omega(k) }[/math]. Их энергия состоит частично из электромагнитной и частично из энергии собственных возбуждений среды.

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 [math]\displaystyle{ \omega_0 }[/math] решение даёт следующее соотношение для дисперсии фононных поляритонов (без учёта затухания):

[math]\displaystyle{ {\left( \frac {kc}{\omega} \right )}^{2} = \varepsilon (\omega) = \frac {\omega_L^2 - \omega^2}{\omega_0^2 - \omega^2} \varepsilon_{\infty} }[/math],

где [math]\displaystyle{ \varepsilon }[/math] — диэлектрическая проницаемость среды, [math]\displaystyle{ \varepsilon_{\infty} }[/math] — высокочастотная (по отношению к [math]\displaystyle{ \omega_0 }[/math]) диэлектрическая проницаемость, [math]\displaystyle{ \omega_0 }[/math], [math]\displaystyle{ \omega_L }[/math] — 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