物理学家“欺骗”光子，使其表现得像电子一样。

科学家们已经发现了一种利用人工合成的洛伦兹力来操纵光线的优雅方式--这在自然界中是许多迷人现象的罪魁祸首，包括北极光(Aurora Borealis)。

埃克塞特大学(University Of Exeter)的一组理论物理学家开创了一项新技术，可以创建可调谐的人造磁场，使光子能够模拟带电粒子在真实磁场中的动力学。

研究小组认为，发表在领先杂志“自然·光子学”(Nature Photonics)上的这项新研究可能会对未来的光子设备产生重要影响，因为它提供了一种在衍射极限以下操纵光的新方法。

当带电粒子像电子一样通过磁场时，它们会感觉到洛伦兹力，这是因为它们的电荷绕着磁力线弯曲它们的轨迹。

洛伦兹力产生了许多迷人的现象，从美丽的北极光到著名的量子霍尔效应(其发现被授予诺贝尔奖)。

然而，由于光子不带电荷，它们不能直接使用真实磁场控制，因为它们不经历洛仑兹力；这是一个严格的限制，这是由物理基本定律决定的。

研究小组已经证明，可以通过扭曲蜂窝超表面来为光创造人造磁场--超薄的2D表面被设计成具有比光波长小得多的结构。

埃克塞特团队的灵感来自十年前的一项了不起的发现，当时发现，通过应变的石墨烯薄膜传播的电子的行为就像它们受到了一个大磁场的影响。

这种应变工程方法的主要缺点是，为了调整人工磁场，需要精确地修改应变图案，这对于光子结构来说即使不是不可能的，也是极具挑战性的。

埃克塞特的物理学家们提出了一个优雅的解决方案，以克服这种根本上缺乏可调性的问题。

这项研究的首席科学家和作者查理-雷·曼解释说：这些超表面支持混合的光物质激发，称为极化激子，它们被困在超表面上。

然后，它们被变形表面的扭曲所偏转，其方式类似于磁场如何偏转带电粒子。

通过利用极化子的混合性质，我们证明了你可以通过改变超表面周围的真实电磁环境来调节人工磁场。

在这项研究中，研究人员将超表面嵌入在两面镜子之间--即所谓的光子腔--并表明，人们只需改变光子腔的宽度就可以调节人工磁场，从而不需要修改超表面中的畸变。

查理补充说："；我们甚至已经证明，你可以在临界空腔宽度完全关闭人工磁场，而不必去除变形表面，这在石墨烯或任何模拟石墨烯的系统中是不可能做到的。

使用这种机制，你可以使用可调谐的类洛伦兹力弯曲极化子的轨迹，还可以观察到极化子回旋轨道的朗道量子化，这与带电粒子在真实磁场中发生的情况直接相似。

此外，我们已经证明，您可以通过简单地改变腔宽来彻底地重新配置极化子朗道能级谱。

这项研究的首席主管埃罗斯·马里亚尼博士说：从根本上讲，能够用通常被认为是带电粒子独有的光子来模拟现象是令人着迷的，但它也可能对光子学的应用产生重要的影响。

我们很高兴能看到这一发现走向何方，因为它提出了许多有趣的问题，可以在电磁频谱的许多不同的实验平台上进行探索。

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