Ujednolicenie wybranych aspektów mechaniki klasycznej i kwantowej
Zjawiska występujące zarówno w mechanice klasycznej, jak i kwantowej, są przedmiotem dużego zainteresowania ze względu na możliwe zastosowania w spintronice, komputerach kwantowych i innych dziedzinach. Nowoczesne techniki i eksperymenty z zakresu optyki, w tym fotoniki, dają możliwość testowania koncepcji mechaniki kwantowej w układach podlegających mechanice klasycznej (optycznych lub elektromagnetycznych). Naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt SPIVOR ("Geometrical aspects of spin and vortex dynamics in electromagnetic and matter waves") w celu przeanalizowania podobieństw dynamiki spinów i wirów w układach podlegających mechanice klasycznej i kwantowej. Spin jest cechą cząstek elementarnych dotyczącą wyłącznie mechaniki kwantowej. Stanowi specyficzny rodzaj momentu pędu, całkowicie niezwiązany z wirowaniem (w odróżnieniu od orbitalnego momentu pędu) i kwantyfikowany w wartościach dyskretnych. Spin posiadają elektrony oraz fotony — kwantowe jednostki promieniowania elektromagnetycznego. Większość cząstek obdarzonych spinem posiada magnetyczny moment dipolowy, a kwantowe wiry magnetyczne (mikroskopijne tornada magnetyczne o średnicy kilku atomów) są obecnie przedmiotem intensywnych badań ze względu na potencjał zastosowania w pamięciach magnetycznych. Projekt SPIVOR zajął się kwestiami sprzężenia spinowo-orbitalnego i momentu pędu w optyce i mechanice kwantowej, które mogą znaleźć zastosowanie w technologiach światłowodów, metamateriałów (materiałów wykazujących właściwości niespotykane w naturze) i zdalnego wykrywania atmosfery turbulentnej. Badacze opracowali teoretyczne opisy zjawisk, które następnie sprawdzano doświadczalnie. Wyniki pozwoliły ujednolicić odrębne dotąd kwestie, poznać fundamentalne zależności między nimi oraz znacznie lepiej zrozumieć rolę sprzężenia spinowo-orbitalnego i momentu pędu w falach optycznych i elektronowych. Projekt dodatkowo opracował nowatorskie metody manipulowania i mierzenia zjawisk zachodzących w materiałach i nanostrukturach, co niewątpliwie przyczyni się do postępów w dziedzinach pokrewnych, w tym optoelektronice, magnetoelektronice i spintronice. Projekt SPIVOR ujawnił ujednoliconą naturę dynamiki spinu i wirów w falach świetlnych podlegających mechanice klasycznej i falach elektronowych podlegających mechanice kwantowej, poszerzając wiedzę na poziomie fundamentalnym i otwierając nowe możliwości obiecujących zastosowań.
