Результаты исследования были опубликованы в Nature Communications в апреле.В нашей повседневной жизни эффектами радиационного давления света можно пренебречь.
Ваша мебель не перемещается, даже если свет или, в более общем смысле, электромагнитное излучение, излучаемое вашими лампами, отражается от ее поверхностей, создавая силу радиационного давления. Обычная 100-ваттная лампочка создает давление излучения, которое составляет всего одну триллионную (одну часть от 1000000000000) нормального атмосферного давления. Тем не менее, в космосе актуальность этого явления становится очевидной: из-за радиационного давления хвосты комет обычно направлены от Солнца. Радиационное давление также было предложено в качестве двигателя для солнечных парусов.
В последние годы радиационное давление используется также в области лазерной физики. Его можно использовать для связи электромагнитного лазерного поля, например, с движением небольших механических осцилляторов, которые можно найти внутри обычных часов. Из-за слабости взаимодействия обычно требуются достаточно сильные лазерные поля.«Физика радиационного давления в этих системах стала доступной для измерения только тогда, когда в осциллятор попадают миллионы фотонов», — объясняет теоретик Яни Туорила из Университета Оулу.
В работе, представленной здесь, исследователи объединяют свои знания по экспериментальной и теоретической физике и показывают, как можно значительно увеличить силу связи давления излучения. Они поместили сверхпроводящий островок между электромагнитным полем и осциллятором, чтобы обеспечить взаимодействие.«В измерениях мы использовали джозефсоновское взаимодействие сверхпроводящих переходов, особенно его нелинейный характер», — объясняет Юха Пирккалайнен из Университета Аалто, научный сотрудник, который проводил измерения.
Исследователи смогли значительно изменить связь давления излучения. — Благодаря сверхпроводящему острову давление излучения увеличилось в миллион раз по сравнению с ранее достигнутым значением, — сообщает руководитель экспериментальной группы профессор Мика Силланпаа из Университета Аалто.Из-за повышенного давления излучения осциллятор наблюдает электромагнитное поле с точностью до одного фотона. Соответственно, осцилляторы открываются полю с разрешением в единичный квант колебаний — фонон.
«Такая сильная связь в принципе позволяет измерять квантовую информацию от осциллятора, почти видимого невооруженным глазом», — объясняет профессор Теро Хейккила из Университета Ювяскюля, который отвечал за теоретические исследования.Исследование позволяет наблюдать квантовые явления в более крупных структурах, чем раньше. Таким образом, это позволяет изучать выполнение законов квантовой механики в больших структурах. — Некоторые утверждают, что теория верна только с очень маленькими частицами. Тем не менее, существование верхнего предела для области действия пока не обнаружено.
Исследование проводилось в Центре передового опыта по низкотемпературным квантовым явлениям и устройствам Финляндской академии, а также при поддержке Европейского исследовательского совета.