Свет превратили в сверхтекучую жидкость

Физики из итальянского исследовательского института CNR NANOTEC превратили свет в аналог квантовой жидкости, используя электроны из органических молекул. Новая форма материи способна «обтекать» препятствия, не создавая замедляющей ее ряби. Статья ученых опубликована в журнале Nature Physics. Кратко о ней сообщается на сайте Phys.org.

Эффект сверхтекучести возникает, когда скопление частиц или атомов (относящихся к бозонам) охлаждают почти до абсолютного нуля. Поскольку бозоны, в отличие от фермионов, могут занимать одно и то же квантовое состояние, они все достигают минимально возможного энергетического уровня. Тепловое движение прекращается, однако начинают проявляться квантовые эффекты. В результате атомы начинают «течь» без трения, просачиваясь сквозь узкие щели и капилляры. Такое вещество называют квантовой жидкостью.

Ученые показали, что форму материи с похожими свойствами можно создать при комнатной температуре с помощью поляритонов — квазичастиц, возникающих при взаимодействии фотонов с колеблющимися частицами какой-либо среды. Поляритоны, таким образом, представляют собой волну, состоящую из двух компонентов — электромагнитных колебаний и возбуждений среды.

В ходе эксперимента использовалась сверхтонкая пленка из органических молекул, которую поместили между двух зеркал с очень высокими коэффициентами отражения. Ученые запустили в устройство фотоны, которые попадали в зеркальную ловушку и крепко «зацеплялись» за молекулы, порождая, по словам самих физиков, гибридную жидкость, состоящую из света и материи. Последняя может свободно течь, не замедляясь при встрече с каким-либо препятствием, поскольку в ней не возникают турбулентные вихри.

По словам исследователей, полученные ими результаты показывают, что сверхтекучее вещество можно получить, не прибегая к сильному охлаждению. Это позволит создавать устройства на основе фотонной супержидкости, в которых трение и сопутствующие потери тепла будут сведены к минимуму.