@ 2018.07.18 , 16:00

液态光:水银泻地,无孔不入

2017年6月,物理学家第一次在室温下实现了“液态光”,使这种奇异的物质形态比以往更容易获得。

这种物质既是一种超流体,具有零摩擦和粘度,又是一种玻色—爱因斯坦凝聚物——有时被成为为第五种物质形态——它允许光线像水一样在物体周围流动。物质有六种形态,其他五个分别为气态、液态、固态、等离子态、和费米子凝聚态。

光通常表现得像波,有时又像粒子,总是以直线行进。这就是你看不到被遮挡物体的原因。但在极端条件下,光也可以像液体一样,从障碍物那里漫延流动过来。

玻色—爱因斯坦凝聚对于物理学家来说非常有意思,因为在这种状态下,事物遵循的规则从经典物理学转向量子物理学,物质开始呈现出更多波的特性。

它们形成于接近绝对零度的温度下并且仅存能在几分之一秒的时间。

但在这项研究中,研究人员报告说,通过使用被称为弗兰肯斯坦混合术的手段将光和物质搅拌在一起得到室温下的玻色—爱因斯坦凝聚。

“结果表明,在室温的实验室环境下,使用被称为极化子的轻质物质颗粒,也可以得到超流体。”来自意大利CNR NANOTEC纳米技术研究所的首席研究员Daniele Sanvitto说。 。

制造极化子需要极其尖端的设备和纳米级工程技术。

科学家们用两面超反射镜夹着一层130纳米厚的有机分子,用35飞秒(1飞秒是千万亿分之一秒)的激光脉冲轰击它。

“通过这种方式,我们可以将光子的特性(例如光的运动质量和光速)与分子内电子的强相互作用结合起来。”该团队成员,来自蒙特利尔理工学院的StéphaneKéna-Cohen说。

由此产生的“超级液体”具有奇异的特性。

在正常情况下,当液体流动时,会产生涟漪和漩涡——但对于超流体来说情况并非如此。

液态光:水银泻地,无孔不入
液体遇到阻碍产生涟漪,超流体遇到阻碍毫无窒碍地光滑绕过

“超流体在障碍物周围形成的湍流受到抑制,结果流动形态维持不变。”Kéna-Cohen说。

研究人员表示,这些结果不仅为量子流体动力学的新研究铺平了道路,也为未来发展更加先进的室温极化器件指明了方向,例如为LED、太阳能电池板和激光器等设备生产超导材料。 。

“在实验室环境下观察到的这种效应将引发大量的新研究,”该团队表示,“不仅要研究与玻色—爱因斯坦凝聚体相关的基本现象,还要构思和设计未来的光子超流体元件,在这些元件中,摩擦损耗会被完全消除,并且说不定还有新的意外现象。”

研究结果发表在Nature Physics上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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