Дивний стан матерії: фізики вперше перетворили світло на тверде тіло, що тече як рідина

У той час як хіміки зробили важливий науковий прорив, створивши незвичайну речовину з бору і вуглецю, фізики вперше перетворили світло на надплинне тверде тіло і в такий спосіб відкрили нові можливості для кращого розуміння незвичайних квантових станів матерії. Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Надтекучі тверді тіла — це дивні матеріали, які являють собою тверду речовину з властивостями надтекучої рідини через квантові ефекти. Якщо точніше то, це фаза квантової рідини. Якщо сильно охолодити квантову рідину, наприклад, конденсат Бозе-Ейнштейна, то вона набуває нульової в'язкості, тобто в неї відсутнє тертя під час переміщення по поверхні інших матеріалів. Це надтекуча рідина. Надтекучі тверді тіла мають структуру, що нагадує звичайні кристали, такі як ті, що містяться в кухонній солі. Ці дивні матеріали не мають аналогів за межами квантового світу. Тепер же фізики створили дивне надплинне тверде тіло, яке може текти як рідина, з лазерного світла.

Автори дослідження змогли здійснити науковий прорив на підставі вже наявного підтвердженого факту і про те, що світло може поводитися як рідина. Фізики використовували лазерне світло, щоб створити квантове надтекуче тверде тіло.

Досі схожі дивні матеріали створювалися тільки в контрольованих експериментах за участю атомів, охолоджених до надзвичайно низьких температур. У цих умовах квантові ефекти стають помітними.

Але фізики замінили сильно охолоджені атоми напівпровідником, відомим як арсенід галію-алюмінію. Вчені направили лазер на спеціально сформований шматок напівпровідника. Складна взаємодія між лазерним світлом і напівпровідником призвела до створення гібридних частинок, відомих як поляритони. Умови експерименту обмежили те, як поляритони могли рухатися і яку енергію вони могли мати. У результаті це призвело до того, що поляритони об'єдналися в надтекучий твердий стан матерії.

Фізикам довелося докласти чимало зусиль, щоб підтвердити факт створення квантового надплинного твердого тіла зі світла. Для цього їм довелося точно виміряти властивості речовини, але зрештою вони довели, що вона поводиться як тверде тіло і надплинна рідина.

Новий експеримент дає нову інформацію про те, як квантова матерія може змінювати свій стан за допомогою фазового переходу. Хоча фізики довели, що вони створили надплинне тверде тіло зі світла, для повного розуміння його властивостей необхідні додаткові вимірювання та аналізи.

Автори дослідження вважають, що такі форми матерії, створені зі світла, можуть бути простішими в управлінні, ніж ті, які раніше створювалися з використанням дуже холодних атомів. Ця характеристика може призвести до глибшого дослідження нових і несподіваних станів матерії.

Як уже писав Фокус, вчені змогли розкрити 45-річну таємницю, адже вони виявили джерело загадкового сигналу з глибокого космосу. Якщо дані астрономів підтвердяться, то вони стали свідками першого в історії спостереження особливого космічного вбивства.

Також Фокус писав про те, що вчені знайшли за Плутоном незвичайний потрійний об'єкт, який може пролити нове світло на формування околиць Сонячної системи.