Une équipe de chercheurs du MIT, L'université de Harvard et l'université de Belgrade ont trouvé un moyen de repousser les photons à l'intérieur d'un nuage de gaz atomique ultrafroid. Dans leur article publié dans la revue Physique de la nature , le groupe décrit les expériences qu'ils ont menées qui impliquaient de coupler des paires de photons à des états atomiques et ce qu'ils en ont appris.

Les photons n'ont ni masse ni charge, c'est pourquoi ils ont peu ou pas d'effet l'un sur l'autre lorsqu'ils se croisent ; ils ne s'attirent ni ne se repoussent. Mais les forcer à s'attirer ou à se repousser pourrait permettre aux chercheurs de créer des matériaux uniques. Les scientifiques ont étudié des moyens de les forcer à le faire en utilisant diverses astuces. De retour en 2013, par exemple, deux des membres de l'équipe actuelle ont travaillé ensemble sur un projet dans lequel les photons ont été créés pour s'attirer les uns les autres dans les bonnes circonstances - en les projetant dans un nuage de gaz ultrafroid, qui les a mis dans un état de Rydberg, les rendant légèrement collants les uns avec les autres. Les tentatives d'utilisation d'une technique similaire ont été décevantes, cependant, car cela nécessitait de déplacer l'indice de réfraction dans des directions opposées.

Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont essayé une approche similaire avec une nouvelle torsion :coupler des paires de photons en même temps à deux états atomiques dans le même atome, à deux reprises. Cela a permis à l'équipe d'ajuster la longueur d'onde de la lumière pour forcer les photons à quitter le nuage de gaz en même temps, un moyen de prouver que les polaritons peuvent s'attirer ou se repousser. Et cela leur a permis de démontrer une répulsion à trois corps entre les quasi-particules.

Les chercheurs notent que le fait d'avoir démontré à la fois une force d'attraction et une force répulsive avec des photons soulève la possibilité de faire les deux à des distances différentes - répulsion à courte distance, attraction à longue distance, par exemple, et l'idée de créer des structures de type moléculaire à partir d'eux. Ils envisagent des structures avec un ordre cristallin qui ne ressemblerait à rien de ce que l'on trouve dans la nature et des matériaux avec des paramètres variables qui ne seraient pas possibles avec la matière naturelle.

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