Ssylka

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

15389Подземное таяние под фундаментом северной Америки 15388NASA показала астероид Doughaldjohanson с формой булавы 15387Запрет восьми искусственных красителей в продуктах США: план Роберта Кеннеди-младшего 15386Как зловредный Docker-модуль использует Teneo Web3 для добычи криптовалюты через... 15385Влияние плана 529 на размер финансовой помощи в вузах 15384Первое свидетельство социального потребления алкоголя среди шимпанзе 15383Возвращение беверли Найт на родную сцену Веллингтона 15382«Череп» Марса: неожиданная находка ровера Perseverance в кратере Джезеро 15381Внутренние угрозы безопасности: браузеры как слабое звено в корпоративной защите 15380Тайна столкновения в скоплении персея раскрыта 15379Уязвимость ConfusedComposer в GCP Cloud Composer открывает путь к эскалации привилегий 15378Как когнитивные тесты помогают воспитать послушного щенка 15377Почему астероид Дональджонсон удивляет геологов всей сложностью? 15376Почему забыть отравление едой невозможно? 15375Стальная гнездовая коробка на мосту: надежная защита для орланов и автомобилистов