Nihayet yüzey elektromanyetik dalgalarının topolojik kökenini ortaya çıkardı!
Brocade Garden: Bu makale fizik içindir
Bilim adamları, dalga fiziğinin çeşitli alanlarına (Maxwell'in elektromanyetiği, topolojik kuantum durumları ve plazma / metamalzemeler dahil) içgörü sağlayan araştırma çalışmasında, klasik Maxwell'in elektromanyetiğinde elde edilen homojen izotropik ortamın Arayüzdeki ünlü yüzey elektromanyetik dalgası da kuantum topolojik durumuna benzer şekilde tamamen topolojik bir kökene sahiptir. Maxwell'in elektromanyetik teorisi 150 yıl önce kuruldu ve fizikte büyük bir atılımdır. Elektrik ve manyetizmayı birleştirir, ışık dahil elektromanyetik dalgaların son bir tanımını sağlar ve 20. yüzyılın görelilik ve alan teorisini öngörür. 60 yıldan daha uzun bir süre önce, bilim adamları elektromanyetik radyasyonun yalnızca boş alanda yayılmadığını, aynı zamanda metal ile hava veya cam arasındaki arayüzde yüzey dalgaları oluşturduğunu keşfettiler.
Brocade Park-Bilim Yaygınlaştırma: Bu, yüzey elektromanyetik dalgalarının birçok fenomeni ve faydalı uygulamayı desteklediği plazma ve metamalzemelerin gelişimini teşvik etmiştir. Modern fizikteki bir diğer önemli yüzey dalgası alanı, küçük bozulmalara ve sürekli deformasyona karşı güçlü bir sağlamlığa sahip olan topolojik kuantum sistemidir. Yoğun madde kuantum sistemlerinde önemsiz olmayan topolojik fazların keşfi ve topolojik olarak farklı malzemeler arasındaki arayüzlerde topolojik yüzey modlarının varlığı, 2016 Nobel Fizik Ödülü'nün doğmasına neden oldu. Şimdi, "Nature Communications" da yayınlanan bir makalede, Japonya'nın RIKEN Kümesi'nden öncü araştırmalarla uğraşan bilim adamları şunları kanıtlıyor:
Resim: CC0 Public Domain
Klasik Maxwell'in elektromanyetiklerinde elde edilen tekdüze bir izotropik ortamın arayüzündeki iyi bilinen yüzey elektromanyetik dalgası da kuantum topolojik duruma benzer, tamamen topolojik bir kökene sahiptir. Bu yeni yöntem, yüzey elektromanyetik dalgalarının kökenini açıklığa kavuşturuyor ve bu dalgaların neden ortam parametrelerinden birinin (geçirgenlik veya geçirgenlik) işaretini değiştirdiği arayüzde göründüğünü açıklıyor. Yüzey modlarının sayısı arayüzde işaretleri değiştirilen hacim-ortam parametrelerinin sayısı ile belirlenir Topolojik biçimcilik buna "hacim-sınır uyuşması" adını verir. Konstantin Bliokh şunları söyledi: Yüzey Maxwell dalgalarının topolojik tanımı ile önceden bilinen topolojik yüzey desenleri arasında temel bir fark var.
Şimdiye kadar, çeşitli dalga sistemlerinin topolojik özellikleri ve sınıflandırmalarının tümü, Hamiltoniyen'in matematiksel özelliklerine bağlıdır. (Enerji) sistemin operatörünü tanımlar Aksine, Maxwell dalgalarının topolojik özellikleri, dairesel polarize elektromanyetik dalgaların kirallığını tanımlayan sözde helisite operatörü tarafından tanımlanır. Bu nedenle teori, topolojik yöntemlerin uygulanabilirliğini diğer dalga sistemlerine de genişletir. Bu, topolojik sınıflandırmanın yalnızca Hamilton işleviyle ilgili olmadığını, aynı zamanda korunan fiziksel büyüklüklere karşılık gelen diğer operatörlerle de ilişkili olduğunu gösterir. Araştırma çalışmaları, dalga fiziğinin çeşitli alanları için yeni perspektifler sağlar: Maxwell'in elektromanyetiği, topolojik kuantum durumları ve plazma / metamalzemeler.
Brocade Garden-Science Popularization Araştırma / Gönderen: Japonya Fizik ve Kimya Enstitüsü
Referans dergi makaleleri: "Nature Communications"
DOI: 10.1038 / s41467-019-08397-6
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
