“נייצ'ר” מגלה: חוקרי הטכניון הראו לראשונה כיצד התפשטות האור בגביש פוטוני נעצרת כתוצאה מיצירת אי סדר בתוכו

 הדוקטורנטים טל שוורץ וגיא ברטל, המנחה שלהם, פרופסור מוטי שגב ופרופסור שמואל פישמן מהפקולטה לפיסיקה, להוכיח את תיאורית אנדרסון בגביש פוטוני

חוקרי הטכניון הצליחו להראות לראשונה כיצד גביש פוטוני הופך מ”מוליך” ל”מבודד” כתוצאה מיצירת אי סדר בתוכו. הרעיון הועלה לראשונה בשנת 1958 על ידי פרופסור פיליפ אנדרסון, שאף קיבל פרס נובל בשל כך. הוא הראה תיאורטית כי כאשר מגדילים את אי הסדר בחומר גבישי – האלקטרונים “נתקעים” במקום והגביש הופך ממוליך למבודד. התיאוריה זכתה לשם “מיקום אנדרסון” (Anderson Localization).
מאז ניסו חוקרים רבים ברחבי העולם להוכיח ניסיונית את התיאוריה של אנדרסון בחומר גבישי, אך ללא הצלחה, בין היתר היות והתיאוריה של אנדרסון לא לוקחת בחשבון אפקטים נוספים הקיימים במוצקים. אולם, כיוון שמיקום אנדרסון מבוסס על האופי הגלי של האלקטרונים, ניתן לצפות שתהליכים דומים יקרו גם עם גלי אור. עתה הצליחו חוקרי הטכניון, הדוקטורנטים טל שוורץ וגיא ברטל, המנחה שלהם, פרופסור מוטי שגב ופרופסור שמואל פישמן מהפקולטה לפיסיקה, להוכיח את תיאורית אנדרסון בגביש פוטוני. מחקרם מתפרסם בגיליון האחרון של כתב העת היוקרתי “נייצ'ר”.
מסביר פרופסור שגב: “אטומי הגביש מהווים מעין 'בורות פוטנציאל' עבור האלקטרונים, ואי סדר פירושו שינוי בעומק ה'בור'. אנו הראינו ניסיונית לראשונה את 'מיקום אנדרסון' בגבישים פוטונים, בהם האור רואה את הגביש הפוטוני כפי שאלקטרונים בחומר רואים את המבנה המחזורי של האטומים. בגבישים אטומיים אכן, ככל הנראה, אי אפשר לראות את 'מיקום אנדרסון', אך אנו הוכחנו לראשונה כי בגבישים פוטונים הדבר כן אפשרי, והראנו כי התפשטות האור נעצרת עקב אי-סדר. עם זאת, הרעיונות אותם הדגמנו הם אוניברסליים ורלוונטיים למגוון של תופעות גליות בטבע”.
“מיקום אנדרסון” הוא מעבר החומר מגביש מוליך לגביש מבודד, כתוצאה מגידול באי הסדר בתוכו.
גביש פוטוני הוא מערכת שבה מקדם השבירה של האור משתנה בצורה מחזורית, דהיינו: מהירות האור משתנה בצורה מחזורית בחומר.