Ученым удалось получить «жидкий свет»

Впервые в лабораторных условиях удалось получить «жидкий свет» при комнатной температуре. Новые данные поспособствуют развитию теоретической квантовой гидродинамики и могут быть полезны для совершенствования технологий изготовления лазеров или элементов солнечной энергетики.

«Жидкий свет» — форма материи, обладающая свойствами сверхтекучего вещества (нулевым трением и вязкостью). Это тип конденсата Бозе—Эйнштейна, особое состояние материи, возникающее при замедлении большого числа ее атомов до наинизшего возможного квантового состояния. Такое замедление вызывает изменение поведения объекта, к которому делаются применимы правила не классической физики, а квантовой.

В норме свет по своей природе — электромагнитная волна или, иначе, поток частиц-фотонов, передвигающихся по прямой линии. Поэтому предметы отбрасывают тени, а мы, вслед за светом, не можем увидеть скрытое от нас за углом. Однако в особом сверхтекучем состоянии свет приобретает свойства жидкости и может двигаться как угодно, например «обтечь» угол.

Использовать такие свойства конденсатов Бозе—Эйнштейна крайне проблематично: этого агрегатного состояния бозоны, составляющие вещество, достигают при температурах приближающихся к абсолютному нулю и находятся в нем ничтожно недолго — доли секунды. Принципиально новое отличие нового исследования — то, что конденсаты получены при комнатной температуре.

Использовав свойства связанных волн — поляритонов (составных квазичастиц, которые получаются, когда фотоны сталкиваются с элементарными возбуждениями среды), ученые смогли добиться нужного результата. Для этого делались очереди из сверхкоротких (35 фемтосекунд) вспышек лазера по слою органических молекул толщиной в 130 нанометров, расположенному между ультрарефлексивными зеркалами.

«Таким образом мы можем объединить свойства фотонов, такие как их светоэффективная масса и высокая скорость, с сильными взаимодействиями из-за протонов внутри молекул», — поясняет один из авторов исследования Стефан Кена-Коэн.

Новые данные помогут развитию теоретической квантовой гидродинамики. Получившаяся «супержидкость» имеет особые свойства: например, в отличие от обычной жидкости она не создает волн, ряби или завихрений вокруг препятствий. В будущем, полагают ученые, открытые качества могут оказаться полезны для совершенствования различных технологий сверхпроводящих материалов и использоваться для создания, например, более совершенных элементов солнечной энергетики или лазеров.