W czerwcu 2017 roku fizycy byli pionierami w produkcji „ciekłego światła” w temperaturze pokojowej, dzięki czemu ta dziwna forma materii była bardziej dostępna niż kiedykolwiek.
Taka materia jest zarówno substancją nadciekłą o zerowym tarciu i lepkości, jak i rodzajem kondensatu Bosego-Einsteina, czasami określanym jako piąty stan materii, pozwalający światłu faktycznie przepływać wokół obiektów i rogów.
Zwykłe światło zachowuje się jak fala, a czasem jak cząstka, zawsze poruszając się po linii prostej. Dlatego nie możemy zobaczyć, co znajduje się za rogami lub przedmiotami. Ale w ekstremalnych warunkach światło może zachowywać się jak ciecz i opływać przedmioty.
Kondensaty Bosego-Einsteina są interesujące dla fizyków, ponieważ w takim stanie reguły przechodzą z fizyki klasycznej na kwantową, a materia zaczyna nabierać bardziej falowych właściwości. Tworzą się w temperaturach bliskich zeru absolutnemu i istnieją tylko przez ułamek sekundy.
Jednak w nowych badaniach naukowcy zgłosili powstanie kondensatu Bosego-Einsteina w temperaturze pokojowej przy użyciu „podobnej do Frankensteina” kombinacji światła i materii.
Strumień polaritonu zderzający się z przeszkodą w stanach niepłynnych (na górze) i nadciekłych (na dole) / Polytechnique Montreal.
„Niezwykła obserwacja w naszej pracy polega na tym, że wykazaliśmy, jak nadciekłość może również występować w temperaturze pokojowej w warunkach otoczenia przy użyciu cząstek światła i materii - polarytonów” - mówi główny badacz Daniel Sanvitto z CNR NANOTEC, włoskiego Instytutu Nanotechnologii.
Stworzenie polaritonów wymagało poważnego sprzętu i inżynierii w nanoskali. Naukowcy położyli 130-nanometrową warstwę cząsteczek organicznych między dwoma ultraodblaskowymi zwierciadłami i uderzyli w nią impulsem laserowym o długości 35 femtosekund (jedna femtosekunda to biliard sekundy).
Film promocyjny:
„W ten sposób możemy połączyć właściwości fotonów, takie jak ich energooszczędna masa i duża prędkość, z silnymi interakcjami powodowanymi przez protony w cząsteczkach” - mówi Stephen Kena-Cohen z Ecole Polytechnique de Montreal.
Powstały „super-fluid” wykazywał raczej niezwykłe właściwości. W standardowych warunkach płyn tworzy zmarszczki i wiry podczas przepływu. Jednak w przypadku nadcieku jest inaczej. Jak pokazano na powyższym obrazku, zwykle strumień polarytonu jest zakłócany jak fale, ale nie w nadciekłości:
„W przypadku nadcieku turbulencja nie jest tłumiona wokół przeszkód, co pozwala na niezmieniony przepływ” - wyjaśnia Kena-Cohen.
Naukowcy argumentują, że wyniki otwierają nowe możliwości nie tylko dla hydrodynamiki kwantowej, ale także dla urządzeń polaryzacyjnych o temperaturze pokojowej dla przyszłych technologii - na przykład do produkcji materiałów nadprzewodzących do paneli słonecznych i laserów.
Vladimir Mirny