Ученые получили поток сверхтекучего света при комнатной температуре

Москва, 21:37, 07 Июн 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Ученые знали на протяжении веков, что свет состоит из волн. Тот факт, что свет может также вести себя как жидкость, создавая рябь и спирали вокруг препятствий, подобно потоку реки, — это довольно недавнее открытие, которое все еще является предметом активных исследований. «Жидкие» свойства света возникают при особых обстоятельствах, когда фотоны, образующие световую волну, способны взаимодействовать друг с другом.

Исследователи из Италии в сотрудничестве с учеными из Канады показали, что для света «одетого» в электроны, происходит еще более драматический эффект. Свет становится сверхтекучим, образуя поток без трения при прохождении через препятствие, и снова соединяется за ним без какой-либо ряби.

Сверхтекучесть является впечатляющим эффектом, обычно наблюдаемым только при температурах, близких к абсолютному нулю (-273 градуса Цельсия), например, в жидких гелиевых и ультрахолодных атомных газах. В данной работе ученые продемонстрировали, что сверхтекучесть также может возникать при комнатной температуре с использованием частиц светового вещества, называемых поляритонами.

«Сверхтекучесть, которая позволяет жидкости в отсутствие вязкости буквально вытекать из ее контейнера, — поясняет профессор Даниэле Санвитто, — связана со способностью всех частиц конденсироваться в состоянии, называемом конденсатом Бозе-Эйнштейна, также известном как «Пятое состояния материи», в котором частицы ведут себя как одна макроскопическая волна, колеблющаяся на той же частоте. Что-то подобное происходит, например, в сверхпроводниках: электроны, попарно конденсируются, приводя к возникновению сверхтекучих жидкостей или сверхтоков, способных проводить электричество без потерь».

Эти эксперименты показали, что можно получить сверхтекучесть при комнатной температуре, тогда как до сих пор это свойство достигалось только при температурах, близких к абсолютному нулю. Это может позволить использовать его в будущих фотонных устройствах.

Ученый из Канады Стефан Кена-Коэн заявляет: «Для достижения сверхтекучести при комнатной температуре мы закладывали ультратонкую пленку органических молекул между двумя отражающими зеркалами. Свет взаимодействует очень сильно с молекулами, когда он отскакивает назад и вперед между зеркал, и это позволило нам сформировать гибридную жидкость светового вещества. Таким образом, мы можем объединить свойства фотонов, такие как их световая эффективная масса и высокая скорость, с сильными взаимодействиями, связанными с электронами внутри молекул. Жидкость пульсирует и крутится вокруг всего, что мешает ее течению. В сверхтекучем состоянии эта турбулентность подавляется вокруг препятствий, заставляя поток продолжать свой путь без изменений».

«Тот факт, что такой эффект наблюдается в условиях окружающей среды, — говорит исследовательская группа, — может … задумывать и проектировать будущие фотонные сверхтекучие устройства, где потери полностью подавляются и могут быть использованы новые неожиданные явления».