室温下首次实现“液态光”：传统物理定律失效|天天热推荐

2023-06-28 01:03:58 来源 : 互联网

2017年6月，物理学家首次在室温下实现了“液态光”，这一突破使得这一特殊形态光比以往更触手可及。

(资料图)

这种物质既是超流体，又是一种玻色-爱因斯坦凝聚物（Bose-Einstein condensate）。

超流体摩擦力和黏度均为零，玻色-爱因斯坦凝聚物则常被称为物质第五形态，它可以环绕着物体流动、到达每个角落。

常态光总是以直线形式传播，如同波浪一般，偶尔像粒子。这就是你无法全方位地看到整个角落或物体原因。

然而，在极端条件下，光可以像液体一样传播，真正地围绕着整个物体流动。

玻色-爱因斯坦凝聚物吸引了众多物理学家，原因在于：一旦物质处于这一形态，传统物理规则就会转变为量子物理学，物质属性开始更偏向于波性质。

液态光形成于接近绝对零度环境下，存在时间仅为几分之一秒。

然而，在这项研究中，研究人员使用独特光和物质混合物，在室温下制作出玻色-爱因斯坦凝聚物，其独特程度绝不逊于“科学怪人”。

本项研究领导者是来自意大利CNR NANOTEC纳米科技研究Daniele Sanvitto，他说：“我们在研究中发现了一个极为重大现象——当使用极化激元这一光物质粒子时，超流体能够存在于室温环境中。”

创造极化激元涉及一些重大设备和纳米级工程。

科学家用两个超反射镜夹着一个厚度为130纳米有机分子层，并使用35飞秒激光脉冲对这一夹层进行冲击（1飞秒为千万亿分之一秒）。

“由于分子间存在电子，我们可以通过这种方式把光子特性——如光子有效质量及其高速——与强相互作用结合起来。”团队成员之一、来自加拿大蒙特利尔大学工学院Stéphane Kéna-Cohen说。

这一研究产生“超流体”有着一些特殊属性。

在正常条件下，液体流动会产生波纹和旋涡——但超流体不会产生这些现象。

正如下图所示，极化激元流在非超流体中受到了干扰，如同普通情况下液体流产生波纹，但超流体中极化激元不会受到干扰：

非超流体（上图）和超流体（下图）中极化激元流遇到障碍物反应。（图片来自蒙特利尔大学工学院）

Kéna-Cohen说：“在超流体中，液体波动会被阻碍物抑制，这使得液体流保持原状，不受干扰。”

研究人员表示，这一研究成果不仅为量子流体力学新研究铺平了道路，还为先进未来科技所需室温极化设备提供了条件，如生产用于LED、太阳能板和激光器等器件超导材料。

团队指出：“液体光能够存在于室温环境中这一突破擦出了无数未来巨作火花，由此引发不仅是色-爱恩斯特凝聚物基本原理相关研究，还有未来光子超流体器件构建和设计，这些器件可实现零损耗，形成前所未有新现象。”

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