Жидкий свет


Уже несколько столетий ученым известно, что свет ведет себя как волна, распространяясь от своего источника до тех пор, пока не будет поглощен или отражен объектами на его пути, которые в свою очередь становятся освещенными.
Однако результаты исследований последних лет говорят о том, что свет способен вести себя также и как жидкость, текущая вокруг объектов и воссоздающаяся с другой стороны этих объектов. Ранее это явление наблюдалось только в экстремальных условиях, таких как лабораторные камеры, охлажденные до абсолютного нуля.

Новое исследование, публикация о котором в журнале «Nature Physics» увидела свет на прошлой неделе, показывает, что свет может пребывать в еще более странном «сверхжидком» состоянии, при котором частицы обтекают объекты вообще без трения или вязкости. В этом состоянии свет проявляет эффект «потока без трения», огибая препятствия без какой-либо ряби или завихрений. Интересно, что этот эффект можно наблюдать при комнатной температуре и давлении окружающей среды.

Однако для этого понадобится некоторое оборудование. Ученые из «CNR Nanotec» (Лечче, Италия) в сотрудничестве с «École Polytechnique de Montreal» (Канада), «Imperial College» (Лондон, Великобритания), «Università del Salento» (Италия) и «Aalto University» (Финляндия) получили упомянутый эффект, поместив тонкий слой органических молекул между двумя ультра-отражающими зеркалами, создав некую гибридную жидкость световой материи.

— Таким образом, мы смогли объединить свойства фотонов, такие как их эффективная масса и большая скорость, с сильными связями электронов внутри молекул, — заявил Стефан Кен-Коэн из «École Polytechnique de Montreal». — В нормальных условиях жидкость волнуется, образует рябь и обращается вокруг того, что мешает ее свободному течению. В состоянии сверхтекучести турбулентность вокруг препятствий подавляется, поток при этом продолжает свой путь без каких-либо изменений.

Это состояние сверхтекучести иногда называют пятым состоянием вещества или конденсатом Бозе-Эйнштейна. Частицы при сверхтекучести ведут себя как одна большая волна, колеблющаяся с той же частотой, и самым парадоксальным образом сочетающая в себе свойства жидкости, твердого тела и газа.

— Важное наблюдение, как результат нашей работы, заключается в том, что мы теперь знаем, что сверхтекучесть может быть воссоздана также при комнатной температуре в условиях окружающей среды, используя частицы света, называемые поляритонами, — говорит Даниэле Санвитто, возглавлявший исследовательскую группу.

Что касается практических эффектов открытия, то наиболее очевидная выгода кроется в области сверхпроводящих материалов, которые могут передавать электроэнергию практически с нулевым сопротивлением, утверждают ученые. Как правило, эти материалы необходимо радикально охлаждать, обычно с помощью жидкого азота. Если инженеры смогут найти способ использовать сверхтекучесть при комнатной температуре, это приведет к появлению новых и улучшенных фотонных устройств, таких как лазеры, светодиоды, солнечные батареи и фотогальванические элементы.

— Тот факт, что такой эффект наблюдается в условиях окружающей среды, воодушевляет и мотивирует на продолжение исследований, — говорится в заявлении исследователей из «École Polytechnique de Montreal». — Не только для изучения фундаментальных явлений, связанных с конденсатами Бозе-Эйнштейна, но и для создания и проектирования будущих фотонных устройств, использующих явление сверхтекучести, в которых полностью устранены потери и использованы иные новые неожиданные явления.

Об авторе Kelter

One world - one nation! No war! Make love, live in peace!
Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован.


*