什么是声子极化激元?
《光明日报》(2026年06月29日 08版)
【新知解码】
光与声子,看似是两码事,但在微观世界里,它们可以“合二为一”,变成一种全新的准粒子——这就是“声子极化激元”。
光子,是光的量子,振动快、跑得快,但和物质相互作用弱。声子,并非声音,而是原子集体振动的能量量子,你可以把它想象成原子们在做广播体操,相邻原子挤一下,振动传遍整个晶格。
在特定材料里,光子与声子会发生强耦合,就像两个舞者牵手,跳起了一支舞,进而形成了一种“半光半物质”的混合态——声子极化激元。它继承了光的电磁场属性,又带着物质振动的“慢节奏”,因此能展现出截然不同的物理性质。
这一概念的理论基础,是20世纪50年代我国物理学家黄昆提出的黄昆方程。他首次从理论上预言了这种光与振动混合态的存在。七十余年来,声子极化激元从纸面走向实验室,成为极化激元研究的基石。
它最厉害的地方在哪?原本一束光在自由空间里能覆盖几十微米,但在声子极化激元状态,波长被压到了纳米级别——就像同一把尺子,刻度从米变成了毫米,精度一跃千倍。这种极端压缩的光,对周围任何原子级的微小变化都无比敏感。最新的研究正是利用这一特性,把声子极化激元做成了一把能测出皮米级形变的“尺子”。
(本报记者 晋浩天)