ドゥブロイ[Louis de Broglie] の名著”Matter and Light”Matière et Lumièreoriginally published in 1937を思い出した。
物質も光も単独では存在できなくて常にCouplingの状態であるのであろう。分子、原子にとっても内部電子を揺り動かすエネルギー源たる光なのであろう。
*L. de Broglie, Matière et Lumière, 1937, eng. trans. By W.H. Johnston, Matter and Light. The new physics (New York: Norton & Co., 1939).
そして心と物質、光も強いCouplingの中で生きているのかも知れない。西田幾太郎の「物来たりて我を照らす」でしょう。西田の『行為的直観』＝ 『物となって見、物となって行う』。
光速度一定の概念とか純粋なPhotonの存在は理論上仮想なものであまり意味がないのか？
ポラリトン（Polariton）は、分極と電磁波の混合状態のことで、光学フォノンとフォトンとのカップリングによって生成されるボーズ準粒子のことであるとWikiにあるが、大学や大学院で学んだことはない。
透明ガラスが透けて見えるのは光と物質の相互作用の結果でしょう。そうういう意味で下記の説明は頷ける。屈折現象、ホイヘンス＝フレネルの回折の素元波、単スリット回折における分散など多くのものが説明できる。
厳密に正しいとは言い難いが、物理的イメージとしては以下のようなものであるという。
電磁波が物質内に入射して分極が生成されると、その分極は再び入射光と同等のエネルギーをもった電磁波を放出する。さらに、その電磁波は分極をつくる。
このように、電磁波と分極がエネルギーを交換しながら物質中を伝播する現象およびその物理的量子状態がポラリトンである。部分的に分極であり電磁波でもあり、特定の時間・空間でどちらの状態にあるなどという解釈はせずに、その混合状態として取り扱うのがポラリトンである。
分極と電磁波を個別に考えるのではなく、その混合状態をポラリトンとして扱うことによって、全く異なる物理が見えてくる。分極とフォトンのカップリングのなかでも、光学フォノンと電磁波によるものをフォノン-ポラリトンと呼び、励起子と電磁波によるものを励起子ポラリトンと呼ぶ。
理論上、光などの電磁波は、真空中では何の干渉も受けない純粋な電磁波として、光速度で自由に伝播できると仮想されている。
しかし、現実には完全な真空と言える空間は存在しないため、光などの電磁波は常に物質と電磁的な相互作用を及ぼしあって、半分は光の波、半分は物質の波と言える、自由に伝播できない状態になりながら伝わっている。この状態のエネルギーの伝播は粒子性を示すため、概念上考えられる、半分は光で半分は物質という混合状態の準粒子が、ポラリトンである。
自由を奪われているため、ポラリトンは光速度以下でしか伝播されない。
光速度一定の概念は理論上仮想されているものにすぎず、現実の宇宙空間は完全な真空ではないため、そのような純粋な電磁波の伝播は起こり得ない。
物理的に検出可能な光などの電磁波は必ず物質との相互作用を伴うため、ポラリトンの状態になっていない純粋なフォトン（光の粒子）は仮想の存在にすぎず、直接観測することは事実上不可能である。
The power of light-matter coupling
Date:February 5, 2015 sciencedaily.com
Source:Springer Science+Business Media
Source:Springer Science+Business Media
Summary: A theoretical study shows that strong ties between light and organic matterat the nanoscale open the door to modifying these coupled systems' optical, electronic or chemical properties.
Light and matter can be so strongly linked that their characteristics become indistinguishable.
These light-matter couplings are referred to as polaritons. Their energy oscillates continuously between both systems, giving rise to attractive new physical phenomena. Now, scientists have explained why such polaritons can remain for an unusual long time at the lowest energy levels, in such a way that alters the microscopic and macroscopic characteristics of their constituting matter.
Now, scientists in France have explained why such polaritons can remain for an unusual long time at the lowest energy levels, in such a way that alters the microscopic and macroscopic characteristics of their constituting matter. These findings thus pave the way for optical, electronic and chemical applications. The work has been published in The European Physical Journal D by Antoine Canaguier-Durand from the University of Strasbourg, France, and colleagues.
The authors elected to study polaritons made of organic molecules that are strongly coupled with a small number of photons.
They examined polariton relaxation dynamics, which occur when polaritons transition from high energy to lower energy levels. To do so, the team employed a rigorous mathematical approach called "dressed atoms," which makes it possible to deduce characteristics such as transition rates from high to lower energy levels, for example.
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In this study, the authors explain why the lifetime of the lowest lying polariton energy state is much longer than that of the higher lying state. These new results are in agreement with experimental results. But they are counter-intuitive compared to those provided by previous theoretical approximation methods, based on the behaviour of uncoupled light and matter, which hold that these states have the same duration.
This study thus confirms that it is possible to modify the pathways of vibrational transitions of molecules between higher and lower energy levels, the chemical photoreactions rates, or even to change conductivity in organic semiconductors as already observed.
Story Source:
The above story is based on materials provided by Springer Science+Business Media. Note: Materials may be edited for content and length.
Journal Reference:
1.Antoine Canaguier-Durand, Cyriaque Genet, Astrid Lambrecht, Thomas W. Ebbesen, Serge Reynaud. Non-Markovian polariton dynamics in organic strong coupling. The European Physical Journal D, 2015; 69 (1) DOI: 10.1140/epjd/e2014-50539-x
en.wikipedia.org/wiki/Surface_plasmon