Андерсоновская локализация света

Андерсоновская локализация света продемонстрирована экспериментально

21 декабря 2012 года, 09:51 | Текст: Роман Иванов  www.compulenta.ru

Андерсоновская локализация — явление, возникающее при распространении волн в среде с большим количеством пространственных неоднородностей. Когда беспорядок — или концентрация дефектов — превосходит определённый пороговый уровень, распространение бегущих волн становится невозможным из-за многократного рассеяния и интерференции рассеянных волн; в результате колебания приобретают характер стоячей волны, локализованной в ограниченной области пространства (центрах локализации Андерсона). Эта теория была предложена теперь уже Нобелевским лауреатом Филипом Андерсоном (Philip W. Anderson) в 1958 году для объяснения явлений диффузии света в мутных средах (например, в молоке).

Однако до сих пор Андерсоновскую локализацию удавалось наблюдать только на бумаге. И вот теперь физики из университетов Цюриха (Швейцария) и Констанца (Германия) впервые экспериментально продемонстрировали это явление. Как оказалось, оно возможно в средах, гораздо более «мутных», чем молоко; другими словами, явление возникает только в том случае, когда расстояние между любыми двумя соседними дефектами приблизительно равно длине волны света. Результаты работы освещены журналом Nature Photonics.

 

 

Физики изучали диффузию света в очень сильно рассеивающих средах. Чтобы визуализировать ожидаемое явление, пришлось делать фотографии с интервалом менее одной миллиардной секунды (< 1 нc). В результате проделанной работы и с помощью полученных изображений высокого разрешения учёные смогли наконец-то продемонстрировать миру реальность такого явления, как андерсоновская локализация света, который в данном случае терял способность распространяться в среде через четыре миллиардные доли секунды (4 нс), превращаясь внутри неё в стоячую локализованную волну (см. иллюстрацию).

До сих пор наибольшая трудность практической реализации андерсоновской локализации заключалась в предварительном расчёте-предсказании необходимых характеристик локализованных состояний, таких как критическая концентрация дефектов. Теперь же благодаря успешному эксперименту немецких и швейцарских физиков теоретические модели можно будет значительно уточнить, что поможет скорейшему развитию этой области физики.

Андерсоновская локализация волн — это общее явление, которое характерно для любых волн в сильно рассеивающих средах, и оно имеет немалое практическое значение. Кроме прочего, явление описывает переход между проводящим и изолирующим состояниями в материалах.

Подготовлено по материалам Цюрихского университета.