Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


20.06.2017

Ученые впервые получили «жидкий свет» при обычной температуре

Физики впервые в истории получили «жидкий свет» при комнатной температуре, сделав эту необычную форму материи более доступной, чем когда-либо. Она представляет собой одновременно смесь из сверхтекучей жидкости, обладающей нулевым уровнем трения и вязкости, и своего рода конденсата Бозе—Эйнштейна, который нередко называют пятым состоянием материи. Эти свойства позволяют свету фактически обтекать вокруг находящихся перед ним объектов и углов.

Ученые впервые получили «жидкий свет» при обычной температуре
Ученые впервые получили «жидкий свет» при обычной температуре

Обычный свет, как правило, демонстрирует свойства волны и иногда частиц и всегда движется только по прямой. Именно поэтому наши глаза, например, не способны видеть за углами. Однако при определенных и весьма экстремальных окружающих условиях свет также может вести себя как жидкость, обретая способность обтекания вокруг объектов.

Интерес для науки конденсаты Бозе—Эйнштейна представляют в первую очередь за счет своего агрегатного состояния, когда правила, по которым они действуют, работают на грани классической и квантовой физики, когда твердая материя начинает приобретать скорее волновые свойства. Как правило, такой конденсат создается при температурах, близких к абсолютному нулю, и способен существовать в буквальном смысле в течение нескольких долях секунды.

Но в рамках последнего исследования ученые смогли создать конденсат Бозе—Эйнштейна при обычной комнатной температуре, используя «франкенштейнский» набор из материи и света.

«Особенность нашей работы заключается в том, что мы продемонстрировали возможность создания состояния сверхтекучести при комнатной температуре окружающей среды, используя частицы светоматерии, называемые поляритонами», — говорит ведущий исследователь Даниэле Санвитто из итальянского Института нанотехнологий CNR NANOTEC.

Создание поляритонов потребовало от исследователей использования очень дорогого оборудования и технологий нанотехнологического уровня. Ученые поместили между двумя ультрарефлекторными зеркалами слой органических молекул толщиной 130 нанометров и пропустили через него 35-фемтосекундный лазерный импульс (1 фемтосекунда равна 1 квадриллионной доле обычной секунды).

«Таким образом внутри органических молекул мы смогли объединить свойства фотонов – эффективную массу и скорость – и особенность взаимосвязи электронов», — говорит Стефани Кена-Коэн из Политехнической школы Монреаля (Канада).

В результате получилась «сверхжидкость» с весьма необычными свойствами. При обычных условиях температуры, когда простая жидкость будет обладать свойством текучести, на ее поверхности под внешним воздействием может создаваться рябь и завихрения. Сверхжидкость же такой ответной реакции не показывает.

На изображении ниже можно видеть, как поток поляритонов, направленный в обычную жидкость, создает волны, в то время как внутри сверхжидкости (на нижнем изображении) такой особенности он не демонстрирует.

Ученые впервые получили «жидкий свет» при обычной температуре
Ученые впервые получили «жидкий свет» при обычной температуре

«В среде сверхжидкости эта турбулентность поглощается находящимися в ней препятствиями, позволяя потоку продолжать свое движение без каких-либо искажений», — говорит Кена-Коэн.

Ученые говорят, что результаты этих исследований не только открывают дорогу к новым исследованиям особенностей квантовой гидродинамики, но также и к созданию устройств и технологий будущего, которые будут способны использовать поляритоны в обычных условиях. Речь идет о новых типах сверхпроводниковых материалов, которые можно будет использовать в производстве нового поколения светодиодов, солнечных панелей и лазеров.

«Тот факт, что подобный эффект наблюдается и при обычных условиях окружающей среды, открывает множество возможностей для будущей работы», — говорят исследователи.

«Это не только новая веха в исследовании таких феноменов, как конденсаты Бозе—Эйнштейна, но и дорога к потенциальной разработке футуристичных фотонных устройств на базе сверхтекучих жидкостей, в которых проблема искажений будет полностью отсутствовать, а вместо этого будет открыта дверь к другим новым неожиданным феноменам».

Результаты работы итальянских физиков были опубликованы в последнем номере журнала Nature Physics.

Николай Хижняк


Источники:

  1. hi-news.ru




Пользовательского поиска




Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru