Ученые обнаружили форму «сверхтекучего» света

В течение долгого времени ученым было известно, что свет ведет себя подобно волнам, которые распространяются во все стороны от источника до тех пор, пока они не поглощаются или отражаются объектами и другими препятствиями. За последние годы ученые выяснили, что свет также, при определенных условиях может вести себя как жидкость, «обтекая» объекты и восстанавливая изначальный поток с другой стороны. Однако, такое явление ранее наблюдалось лишь при определенных чрезвычайных условиях, обычно в вакууме и при температурах, близких к абсолютному нулю.

<small>© J. K. N. Murphy</small>

Однако, результаты новых исследований, проведенных учеными из Италии, Канады, Великобритании и Финляндии, указали на то, что свет может существовать в еще одном весьма экзотическом «сверхтекучем» состоянии. В этом состоянии свет подобен сверхтекучей жидкости, имеющей нулевой коэффициент вязкости и способной огибать препятствия без трения и сопротивления. В таком случае сверхтекучий свет, огибающий предметы, абсолютно не подвергается искажениям. И что самое примечательное, данный эффект может наблюдаться при комнатной температуре и при нормальном атмосферном давлении.

Физика этого явления еще не до конца изучена и понятна ученым. А получение сверхтекучей формы света происходит при помощи тонкого слоя органических молекул определенного вида, размещенного между двух зеркал, обладающих сверхвысокой отражательной способностью.

«Путем некоторых ухищрений нам удалось объединить основные свойства фотонов — их малую эффективную массу и высокую скорость движения с сильными взаимодействиями, которые возникают в молекулах из-за движения электронов» — пишут исследователи, — «Обычная жидкость во время движения немного колеблется и закручивается тогда, когда что-то вмешивается в ее поток. В потоке сверхтекучей жидкости в таком же случае не образуется никаких возмущений, поток такой жидкости всегда однороден».

Состояние сверхтекучести считается учеными в качестве пятой формы материи. Одним из ярких примеров такого состояния материи является конденсат Бозе-Эйнштейна, который, как это ни парадоксально, одновременно обладает признаками жидкости, твердого тела и облака газа.

Пока еще тяжело сказать, к каким практическим результатам может привести сделанное открытие. Но ученые считают, что подобные принципы воздействия на материю могут быть использованы для создания новых сверхпроводящих материалов, материалов, проводящих электрический ток без сопротивления при комнатной температуре. Помимо этого, явление сверхтекучести фотонов может быть использовано в фотоэлектрических приборах следующего поколения, таких, как лазеры, светодиоды, солнечные батареи и фотогальванические элементы других типов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Physics