Ученые впервые превратили свет в экзотическое состояние материи — сверхтвёрдое тело, которое сочетает кристаллическую структуру и свойства сверхтекучей жидкости. Этот прорых, достигнутый международной командой исследователей, открывает новые горизонты для изучения квантовых явлений и пересмотра законов физики.
Что такое сверхтвёрдое тело?
Сверхтвёрдые материалы — парадоксальные объекты квантового мира. Они обладают жесткой кристаллической решеткой, как алмаз, но при этом текут без трения, подобно сверхтекучему гелию. Такие состояния раньше наблюдали только в условиях экстремального холода (близкого к абсолютному нулю) с использованием ультрахолодных атомов. Однако новая работа итальянских физиков из Национального исследовательского совета (CNR) доказала: свет тоже можно «заморозить» в подобную форму.
Каким образом удалось свет превратить в кристалл?
Эксперимент начался с лазера, направленного на крошечный кусочек полупроводника — арсенида галлия-алюминия. Поверхность материала была покрыта микроскопическими гребнями, которые сыграли ключевую роль. При взаимодействии света с полупроводником возникли поляритоны — гибридные частицы, сочетающие свойства света и материи. Узоры на поверхности ограничили их движение, заставив самоорганизоваться в упорядоченную структуру.
«Нам действительно удалось превратить свет в твердое тело. Это просто потрясающе», - рассказывает Димитрис Трипогеоргос соавтор исследования.
Доказательство квантового парадокса
Чтобы подтвердить, что полученная структура — именно сверхтвёрдое тело, ученые измерили ее свойства. Им удалось показать, что материал сохраняет кристаллическую решетку, но при этом демонстрирует нулевую вязкость — признак сверхтекучести. «Раньше мы превращали свет в жидкость, но создать из него твердое тело с квантовыми свойствами — это новый уровень», — объясняет Даниэле Санвитто, руководитель проекта.
Зачем это нужно?
По словам Альберто Брамати из Университета Сорбонны, эксперимент помогает понять, как квантовая материя меняет свои состояния. Сверхтвёрдые тела на основе света проще контролировать, чем атомные аналоги, что ускорит изучение фазовых переходов и квантовой турбулентности. «Мы стоим у истоков чего-то революционного. Это первый шаг к материалам, которые раньше считались фантастикой», — говорит Трипогеоргос.
Что дальше?
Ученые планируют более детально изучить необычные свойства легких сверхтвердых тел, в том числе их реакцию на внешние воздействия, а также возможность их контроля для квантовых вычислений. Возможно, в будущем такие технологии произведут революцию в энергетике и электронике, подарив миру материалы с «невозможной» физикой. А пока это похоже на магию - но магию, основанную на строгих законах квантовой механики.
|
□