În iunie 2017, fizicienii au fost pionieri în producerea de "lumină lichidă" la temperatura camerei, făcând această formă ciudată a materiei mai accesibilă ca niciodată.
O astfel de materie este atât o substanță superfluidă cu frecare și vâscozitate zero, cât și un tip de condensat Bose-Einstein, uneori descris ca a cincea stare a materiei, care permite luminii să curgă efectiv în jurul obiectelor și colțurilor.
Lumina obișnuită se comportă ca o undă și uneori ca o particulă, călătorind mereu în linie dreaptă. Acesta este motivul pentru care nu putem vedea ce se află în spatele colțurilor sau obiectelor. Dar în condiții extreme, lumina este capabilă să se comporte ca un lichid și să curgă în jurul obiectelor.
Condensatele Bose-Einstein sunt interesante pentru fizicieni, deoarece în această stare regulile trec de la fizica clasică la cea cuantică, iar materia începe să dobândească mai multe proprietăți asemănătoare valurilor. Se formează la temperaturi apropiate de zero absolut și există doar o fracțiune de secundă.
Cu toate acestea, într-un nou studiu, oamenii de știință au raportat crearea unui condensat de Bose-Einstein la temperatura camerei folosind o combinație „de tip Frankenstein” de lumină și materie.
Fluxul de polariton se ciocnește cu un obstacol în statele non-superfluide (de sus) și superfluid (de jos) / Polytechnique Montreal.
„O observație extraordinară în activitatea noastră este că am demonstrat cum superfluiditatea poate apărea și la temperatura camerei în condiții ambientale folosind particule de lumină și materie - polaritoni”, spune cercetătorul principal Daniel Sanvitto de la CNR NANOTEC, Institutul Nanotehnologiei din Italia.
Crearea de politoane a necesitat echipamente serioase și inginerie la nano-scală. Oamenii de știință au așezat un strat de molecule organice de 130 de nanometri între două oglinzi ultra-reflectorizante și l-au lovit cu un impuls laser de 35 de femtosecunde (o femtosecundă este un sfert de secundă).
Video promotional:
„În acest fel, putem combina proprietățile fotonilor, cum ar fi masa lor eficientă din punct de vedere al luminii și viteza mare, cu interacțiuni puternice datorate protonilor din interiorul moleculelor”, spune Stephen Kena-Cohen, de la Ecole Polytechnique din Montreal.
„Super-fluidul” rezultat a arătat proprietăți destul de neobișnuite. În condiții standard, fluidul creează ondulări și vâsle atunci când curge. Cu toate acestea, în cazul superfluidului, lucrurile stau altfel. Așa cum se arată în imaginea de mai sus, de obicei, fluxul polariton este perturbat ca undele, dar nu într-un superfluid:
„Într-un superfluid, această turbulență nu este suprimată în jurul obstacolelor, permițând fluxului să continue neschimbat”, explică Kena-Cohen.
Cercetătorii susțin că rezultatele deschid noi posibilități nu numai pentru hidrodinamica cuantică, ci și dispozitivele cu polariton la temperatura camerei pentru tehnologii viitoare, precum producția de materiale supraconductoare pentru panouri solare și lasere.
Vladimir Mirny
