Сверхтвердость света

Недавний эксперимент, проведённый учёными Antonio Gianfate (CNR Nanotec) и Davide Nigro (Университет Павии), демонстрирует, что свет способен проявлять свойства сверхтвердого состояния – уникальной квантовой фазы, объединяющей упорядоченность твердого тела и бесфрикционное течение сверхтекучей жидкости.
Сверхтвердость света
Изображение носит иллюстративный характер

Сверхтвердое состояние характеризуется наличием кристаллической структуры, как у обычного твердого вещества, и способностью течь без трения, что типично для сверхтекучести. До настоящего эксперимента подобное состояние наблюдали исключительно в Бозе–Эйнштейновских конденсатах, создаваемых при охлаждении атомного газа до температур, близких к абсолютному нулю.

Идея сверхтвердости была предсказана в 1960-х годах, а её первое экспериментальное подтверждение получено в 2017 году исследователями из MIT и ETH Zurich. Новый опыт значительно расширяет границы понимания экзотических фаз материи, демонстрируя возможность возникновения сверхтвердого состояния в оптической системе.

Эксперимент проводился на фотонной полупроводниковой платформе, изготовленной на основе алюминия, галлия и арсенида. В данной системе фотоны перемещаются и проводятся подобно электронам в металле, что позволяет детально исследовать их коллективное поведение при изменении плотности световых квантов.

Методика эксперимента основывалась на облучении платформы лазерным светом. При достижении определённой пороговой плотности фотоны переходят из некогерентного состояния в единый Бозе–Эйнштейновский конденсат, в котором большинство частиц занимают низкоэнергетическое квантовое состояние.

При дальнейшем увеличении числа фотонов избыток частиц перемещается в соседние квантовые состояния с ненулевыми волновыми числами, оставаясь изоэнергетичными. Этот процесс можно представить по аналогии с театральным залом: центральное место в первом ряду является наиболее предпочтительным, и, в квантовой системе, все фотоны могут занимать его, а при избытке часть рассаживается по бокам, что создаёт пространственную модуляцию плотности – отличительную черту сверхтвердого состояния.

Полученные результаты изложены в публикации «Emerging supersolidity in photonic-crystal polariton condensates», вышедшей в журнале Nature в 2025 году. Авторами исследования стали D. Trypogeorgos, A. Gianfate, M. Landini, D. Nigro, D. Gerace, I. Carusotto, F. Riminucci, K. W. Baldwin, L. N. Pfeiffer, G. I. Martone, M. De Giorgi, D. Ballarini и D. Sanvitto. Как отмечают Gianfate и Nigro, «Это только начало понимания сверхтвердости».


Новое на сайте

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка