Svetlobni nadzor nad topološkim nabojem v nematskih tekočih kristalih (Fakulteta za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani)

Avtorji:Maryam Nikkhou, Miha Škarabot, Simon Čopar, Miha Ravnik, Slobodan Žumer, Igor Muševič

Sodelavci Inštituta Jožef Stefan in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani so v reviji Nature Physics objavili članek, ki opisuje eksperimente, v katerih z močno lasersko svetlobo ustvarijo in stabilizirajo par topoloških defektov v tekočem kristalu. Tega tvorita defekt in anti-defekt oziroma »delec« in njegov »antidelec«.

Topološki naboji so izvori fizikalnih polj in praviloma nastopajo v parih delec-antidelec, ki se med seboj običajno izničijo v vakuum. Takšen par sta na primer elektron in njegov antidelec, pozitron. Vsak od njiju je izvor električnega polja, ki z električno silo veže osnovne delce v atome in molekule. Za tvorbo para osnovnih delcev običajno potrebujemo veliko kinetične energije obeh delcev, za kar se uporablja velike trkalnike.

Znanstveniki iz Instituta Jožef Stefan in Univerze v Ljubljani so odkrili preprosto metodo ustvarjanja stabilnega para topoloških nabojev v tekočem kristalu, pri čemer so uporabili močno lasersko svetlobo, ki so jo pod mikroskopom usmerili v tekoči kristal. S pomočjo svetlobe so raziskovali sile med topološkimi naboji v tekočem kristalu. Delo je pomembno za eksperimentalno topologijo, saj lahko v laboratoriju neposredno preizkušamo osnovna načela matematične topologije. Prav tako bodo raziskovalci to odkritje uporabili za izdelavo fotonskih vezij prihodnosti, kjer bodo topološki naboji s silami povezovali posamične aktivne elemente. Delo je pomembno tudi za kozmologijo, saj so raziskovalci pokazali, da je za nastajanje osnovnih nabojev v razvoju vesolja lahko pomembna tudi topologija prostora.

Vir: Nikkhou, M., Škarabot, M., Čopar, S., Ravnik, M., Žumer, S., & Muševič, I. (2015). Light-controlled topological charge in a nematic liquid crystal. Nature Physics, 11(2), 183-187.