Condensacao de Bose?Einstein de polaritons e um campo crescente na pesquisa de optica de semicondutores, que exibe coerencia espontanea similar a um laser , mas atraves de um mecanismo diferente. Uma transicao continua da condensacao de polariton para a emissao a laser pode ser feita de forma semelhante a transicao de um condensado de Bose?Einstein para um estado BCS no conresponseo de gases de Fermi. ^{[ 1 ] [ 2 ]} A condensacao de polaritons e as vezes chamada de "laser sem inversao". ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Visao Geral [ editar | editar codigo-fonte ]

Polaritons sao bosons quasiparticulas que podem ser considerados fotons vestidos . Em uma cavidade optica , os fotons tem uma massa efetiva e, quando a ressonancia optica em uma cavidade e aproximada em energia de uma ressonancia eletronica (tipicamente um exciton ) em um meio dentro da cavidade, os fotons tornam-se fortemente interativos e se repelem. Portanto, eles agem como atomos que podem se aproximar do equilibrio devido as suas colisoes, e podem passar por condensacao de Bose-Einstein (BEC) em alta densidade ou baixa temperatura. O condensado de Bose de polaritons entao emite luz coerente como um laser. Porque o mecanismo para o inicio da coerencia sao as interacoes entre os polaritons, e nao o ganho optico que vem da inversao , a densidade limiar pode ser bastante baixa.

Historia [ editar | editar codigo-fonte ]

A teoria do BEC de polaritons foi proposta pela primeira vez por Atac Imamoglu ^{[ 5 ]} e coautores, incluindo Yoshihisa Yamamoto . Esses autores reivindicaram a observacao desse efeito em um artigo subsequente, ^{[ 6 ]} mas isso foi eventualmente demonstrado como sendo um laser padrao. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Em trabalhos posteriores em colaboracao com o grupo de pesquisa de Jacqueline Bloch , a estrutura foi redesenhada para incluir varios pocos quanticos dentro da cavidade para evitar a saturacao da ressonancia do exciton, e em 2002 evidencias de condensacao fora do equilibrio foram relatadas ^{[ 9 ]} que incluia correlacoes foton-foton consistentes com coerencia espontanea. Grupos experimentais posteriores tem utilizado essencialmente o mesmo projeto. Em 2006, o grupo de Benoit Deveaud e coautores relatou a primeira reivindicacao amplamente aceita de condensacao de Bose-Einstein fora do equilibrio de polaritons ^{[ 10 ]} baseado na medicao da distribuicao de momento dos polaritons. Embora o sistema nao estivesse em equilibrio, um pico claro no estado fundamental do sistema foi observado, uma previsao canonica do BEC. Ambos esses experimentos criaram um gas de polaritons em uma expansao livre nao controlada. Em 2007, o grupo experimental de David Snoke demonstrou a condensacao de Bose-Einstein fora do equilibrio de polaritons em uma armadilha, ^{[ 11 ]} semelhante a forma como os atomos sao confinados em armadilhas para experimentos de condensacao de Bose-Einstein. A observacao da condensacao de polaritons em uma armadilha foi significativa porque os polaritons estavam deslocados do ponto de excitacao a laser, de modo que o efeito nao poderia ser atribuido a um simples efeito nao linear da luz laser. Jaqueline Bloch e colegas observaram a condensacao de polaritons em 2009, ^{[ 12 ]} apos o que muitos outros experimentalistas reproduziram o efeito (para revisoes, consulte a bibliografia). Evidencias para a superfluidez de polaritons foram relatadas por Alberto Amo e colegas, ^{[ 13 ]} baseado na dispersao suprimida dos polaritons durante seu movimento. Este efeito foi observado mais recentemente em temperatura ambiente, ^{[ 14 ]} que e a primeira evidencia de superfluidez em temperatura ambiente, embora em um sistema altamente nao equilibrado.

Condensacao de polaritons em equilibrio [ editar | editar codigo-fonte ]

A primeira demonstracao clara da condensacao de Bose-Einstein de polaritons em equilibrio ^{[ 15 ]} foi relatado por uma colaboracao entre David Snoke , Keith Nelson e colegas, utilizando estruturas de alta qualidade fabricadas por Loren Pfeiffer e Ken West em Princeton. Antes desse resultado, os condensados de polaritons sempre eram observados fora do equilibrio. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Todos os estudos mencionados acima utilizaram bombeamento optico para criar o condensado. A injecao eletrica, que possibilita um laser de polaritons, o qual poderia ser um dispositivo pratico, foi demonstrada em 2013 por dois grupos. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

Condensacao fora do equilibrio [ editar | editar codigo-fonte ]

Os condensados de polaritons sao um exemplo, e o exemplo mais estudado, da condensacao de Bose-Einstein de quase-particulas. Como a maioria dos trabalhos experimentais sobre condensados de polaritons utilizou estruturas com tempo de vida muito curto para os polaritons, um grande corpo de teoria abordou as propriedades da condensacao e superfluidez fora do equilibrio. Em particular, Jonathan Keeling ^{[ 20 ]} E Iacopo Carusotto e C. Ciuti ^{[ 21 ]} mostraram que, embora um condensado com dissipacao nao seja um "verdadeiro" superfluido, ainda possui uma velocidade critica para o inicio dos efeitos superfluidos.

Ver tambem [ editar | editar codigo-fonte ]

• Condensacao de Bose-Einstein de quasiparticulas

Referencias

Leitura adicional [ editar | editar codigo-fonte ]

• Temas Universais da Condensacao de Bose-Einstein, publicado pela Cambridge University Press (2017). ISBN   978-1107085695 , ISBN   1107085691
• John Robert Schrieffer, Teoria da Supercondutividade , (1964), ISBN   0-7382-0120-0
• Condensacao de Bose?Einstein , publicado pela Cambridge University Press (1996). ISBN   978-0-521-58990-1 ; ISBN   0-521-58990-8