Modelo exatamente solucionável revela como a luz aprisionada pode criar ordem magnética em cadeias de spin unidimensionais

Uma equipe de pesquisa queria entender melhor como as forças entre as partículas dentro de um material mudam. Eles descobriram que, ao confinar cadeias de spin clássicas unidimensionais dentro de uma cavidade de caixa de espelho com luz, eles poderiam forçá-las.

Eles descobriram que, ao confinar cadeias de spin clássicas unidimensionais dentro de uma cavidade de caixa de espelho com luz, eles poderiam forçar essas partículas magnéticas a se organizarem e passarem por uma transição de fase. Seu trabalho fornece os exemplos mais simples e exatamente solucionáveis, mostrando que a luz pode criar novas transições de fase com materiais.

Em 1925, Ernst Ising mostrou que uma única cadeia unidimensional de pequenas partículas magnéticas com interações de vizinhos mais próximos não exibe uma transição de fase magnética em temperaturas finitas. Os cientistas estão a utilizar sistemas de cavidades onde a matéria e a luz ficam presas e interagem fortemente entre si, levando à possível descoberta de novos fenómenos na física.

Em sua pesquisa publicada na revista Physical Review Research, a equipe de pesquisa seguiu uma rota de interação mínima, investigando um modelo clássico 1D acoplado a cavidade exatamente solucionável. Ocorre uma transição de fase superradiante, fornecendo à equipe o exemplo 1D de interação solucionável mais simples.

A construção escolhida torna o mecanismo explícito, mostrando como o acoplamento totalmente conectado mediado por fótons, juntamente com interações intrínsecas, produz superradiância a uma temperatura específica. Outros estudos recentes conduzidos em sistemas 1D acoplados a cavidades concentraram-se no comportamento à temperatura zero absoluta, enquanto neste estudo, a equipe de pesquisa explorou as propriedades exatas em temperaturas finitas.

A cadeia de spin não tem transição de fase de temperatura finita por si só, então perguntamos se a luz da cavidade poderia causar uma transição de fase na cadeia de spin.

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