物理学家赋予光子质量和磁矩

该图片由Gerd Altmann在Pixabay上发布

来自波兰和俄罗斯的科学家团队，由斯科尔科沃科学技术研究所的Pavlos Lagoudakis参与，创建了一个系统，其中光的行为像固体中的电子。为此，他们研究了在装有液晶的光学腔中的电磁振荡。加上外部电场，光获得了有效的质量和自旋。由于在这种情况下可以控制相互作用特性，因此所得系统适用于对物质的凝聚态进行建模。

在固态物理学和Atom物理学中，自旋轨道相互作用的相对论效应很重要，它包括将实验室参考系中的恒定电场转换为磁场后，转变为与移动粒子相连的参考系。结果，出现的场与粒子（通常是电子）的固有磁矩之间会发生相互作用，这可能以不同的方式表现出来。

尤其是，自旋轨道相互作用是造成光谱线分裂的原因，因为电子的能量根据其自旋相对于外部的方向而变化。对于晶体，当电子与晶格势相互作用时，也可能会有类似的能级分裂。如果在没有中心对称性的材料中发生这种情况，则称其为Dresselhaus效应，并且如果原因是整体性不对称性（如单轴晶体的情况），则讨论拉什巴效应。在自旋电子学和拓扑绝缘体的背景下，具有这种性质的物质被认为很有希望。

光可能具有自旋轨道相互作用的类似物：在这种情况下，必须与尺寸可比的波长的结构相互作用，并且自旋的作用起极化作用。在光学微谐振器中进行光实验可以研究固体物理学中已知的现象，但是由于光学技术的发展日新月异，这种方式可能会更方便。尤其是，当在均匀的环境中填充微谐振器的空腔时，振动的交叉电和磁模式的能量分裂会导致出现模拟霍尔的自旋效应。

为此，科学家们在微谐振器腔中填充了具有各向异性光学特性的液晶，该液晶可以通过外部磁场来控制。

实验是在环境中产生各向异性，在该环境中，驻波的能量取决于极化。如果一个极化波中的电场波动与由外场建立的液晶长分子以及跨过它们的另一极化一起发生，这是可能的。

结果，电磁振荡开始服从固体中电子的方程式特征。尤其是，他们获得了有效的质量和磁矩，而极化的方向是其原因。 Dresselgauz和Rashba的效果也针对它们执行。

研究人员指出，所得的系统可以成为研究固体中电子行为的便捷类似物。此外，在这种情况下，参数的连续变化允许系统地研究许多可能的配置，以便发现异常的影响。