En strøm af superflydende lys

Forskere har i århundreder vidst, at lys består af bølger. Det faktum, at lys også kan opføre sig som en væske, krusning og spiral omkring forhindringer som en flods strøm, er et meget nyere fund, der stadig er genstand for aktiv forskning. Lysets "flydende" egenskaber opstår under særlige omstændigheder, når de fotoner, der danner lysbølgen, er i stand til at interagere med hinanden.

Forskere fra CNR NANOTEC fra Lecce i Italien, i samarbejde med Polytechnique Montreal i Canada har vist, at for lys "påklædt" med elektroner, en endnu mere dramatisk effekt opstår. Lys bliver overflødigt, viser gnidningsfrit flow, når det flyder hen over en forhindring og genopretter forbindelse bagved uden krusninger.

Daniele Sanvitto, leder den eksperimentelle forskningsgruppe, der observerede dette fænomen, siger, at "Superfluiditet er en imponerende effekt, normalt kun observeret ved temperaturer tæt på absolut nul (-273 grader Celsius), såsom i flydende Helium og ultrakølede atomgasser. Den ekstraordinære observation i vores arbejde er, at vi har demonstreret, at overfluiditet også kan forekomme ved stuetemperatur, under omgivende forhold, ved hjælp af lysstofpartikler kaldet polaritoner."

"Overflødighed, som tillader en væske i fravær af viskositet bogstaveligt talt at lække ud af sin beholder", tilføjer Sanvitto, "er forbundet med alle partiklers evne til at kondensere i en tilstand kaldet et Bose-Einstein-kondensat, også kendt som stofets femte tilstand, hvor partikler opfører sig som en enkelt makroskopisk bølge, oscillerende alle med samme frekvens.

Noget lignende sker, for eksempel, i superledere:elektroner, i par, kondensere, forårsager superfluider eller superstrømme, der er i stand til at lede elektricitet uden tab. "

Disse forsøg har vist, at det er muligt at opnå superfluiditet ved stuetemperatur, der henviser til, at denne egenskab kun var opnåelig ved temperaturer tæt på absolut nul. Dette kan muliggøre brug i fremtidige fotoniske enheder.

Stéphane Kéna-Cohen, koordinatoren for Montreal -teamet, siger:"For at opnå superfluiditet ved stuetemperatur, vi lagde en ultratynd film af organiske molekyler mellem to stærkt reflekterende spejle. Lys interagerer meget stærkt med molekylerne, da det hopper frem og tilbage mellem spejlene, og det gjorde det muligt for os at danne hybrid lysstofvæske. På denne måde, vi kan kombinere fotons egenskaber, såsom deres lyseffektive masse og hurtige hastighed, med stærke vekselvirkninger på grund af elektronerne i molekylerne. Under normale forhold, en væske risler og hvirvler rundt om alt, der forstyrrer dens strømning. I en supervæske, denne turbulens undertrykkes omkring forhindringer, får strømmen til at fortsætte på sin måde uændret ".

"Det faktum, at en sådan effekt observeres under omgivelsesbetingelser", siger forskerholdet, "kan udløse en enorm mængde fremtidigt arbejde, ikke kun at studere grundlæggende fænomener relateret til Bose-Einstein-kondensater med eksperimenter med bordplader, men også at forestille sig og designe fremtidige fotoniske superfluidbaserede enheder, hvor tab er fuldstændig undertrykt og nye uventede fænomener kan udnyttes ".

Undersøgelsen er offentliggjort i Naturfysik .