Пробив на MIT: Микроскоп от ново поколение засне невидими досега квантови процеси

Екип от MIT разработи нов терахерцов микроскоп, способен да компресира терахерцова светлина до микроскопични размери и да разкрива квантови процеси, които досега бяха недостъпни за наблюдение. С него учените са успели да видят колективните терахерцови трептения на електронен „свръхфлуид“ в свръхпроводящ материал – явление, което теоретично се очакваше, но никога не беше наблюдавано директно. Резултатите са публикувани в Nature и представляват първото визуализиране на подобни квантови процеси.

Терахерцовата радиация вибрира над трилион пъти в секунда – точно в честотния диапазон, в който атоми и електрони естествено трептят. Това я прави идеален инструмент за изучаване на квантови процеси. Проблемът е, че терахерцовите вълни имат огромна дължина на вълната – стотици микрони – което пречи на фокусирането им върху микроскопични структури.

Новият микроскоп преодолява този фундаментален лимит чрез спинтронни емитери, които генерират остри терахерцови импулси. Когато пробата се постави непосредствено до емитера, светлината се „улавя“ преди да се разпространи, компресирайки се до мащаби, по-малки от собствената ѝ дължина на вълната.

Учените насочват микроскопа към BSCCO – високотемпературен свръхпроводник, охладен почти до абсолютната нула. Там те засичат характерни терахерцови осцилации, излъчвани от електроните в състояние на свръхпроводимост.

„Това е нов режим на свръхпроводящи електрони, който никой не е виждал досега“, казва проф. Нух Гедик от MIT.

Екипът описва наблюдаваното като „джигващ се свръхфлуид“ – електрони, движещи се колективно и без триене, в ритъм, зададен от терахерцовата светлина.