ASC科研探索：物理学家找到模拟非线性量子电动力学新方法

在大屏幕上，在电子游戏中和我们的想象中，光剑在碰撞时会闪光并捕捉到它们。实际上，就像在激光表演中一样，光束相互穿过，形成蜘蛛网图案。这种冲突或干扰只发生在小说中——以及在具有巨大磁场和电场的地方，在自然界中，这种情况只发生在中子星等大质量物体附近。在这里，强磁场或电场表明真空并不是真正的真空。相反，当光束在这里相交时，它们会散射成彩虹。在现代粒子加速器中已经观察到这种效应的弱版本，但它在我们的日常生活甚至正常的实验室环境中完全没有。

普渡大学理学院物理学和天文学教授 Yuli Lyanda-Geller 与澳大利亚新南威尔士大学的 Aydin Keser 和 Oleg Sushkov 合作，应用了用于描述高能粒子的量子场论非微扰方法并将它们扩展到分析所谓的狄拉克材料的行为，这最近成为人们关注的焦点。他们利用膨胀获得的结果既超出了已知的高能结果，也超出了凝聚态物质和材料物理学的一般框架。

他们提出了应用电场和磁场的各种实验配置，并分析了最佳材料，使他们能够在非加速器环境中通过实验研究这种量子电动效应。他们随后发现，他们的结果更好地解释了在早期实验中观察和研究的一些磁现象。

Keser、Lyanda-Geller 和 Sushkov 发现，在一类涉及铋（其与锑和砷化钽的固溶体）的新型材料中可以产生这种效果。有了这些知识，就可以研究这种效应，这可能会导致更敏感的传感器以及可以通过受控磁场打开和关闭的用于能量存储的超级电容器。

“最重要的是，宇宙中最深奥的量子谜团之一可以在一个小型实验室实验中进行测试和研究，”Lyanda-Geller 说。“有了这些材料，我们可以研究宇宙的影响。我们可以从我们的实验室研究中子星中发生的事情。”

Yuli Lyanda-Geller 是介观物理和干涉现象、纳米结构中的光学现象和量子信息物理学方面的专家，该论文可在 Physical Review Letters 在线获得。