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科学家把光变成了一种液体

科普小知识2022-07-09 12:42:31
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科学家把光变成了一种液体

物理学家在室温下第一次获得“液体光”,使得这种奇怪的物质形式在未来的日子里比以往任何时候都更容易获得。

这种物质不仅是零摩擦零粘度的超流体,而且是玻色-爱因斯坦凝聚体,有时被称为物质的第五种状态,即允许光在物体和角落周围流动。

普通的光就像波,有时像粒子,总是以直线传播。这就是为什么你的眼睛看不到拐角处的物体。然而,在某些极端条件下,光也可以像液体一样在物体周围流动。

物理学家对玻色-爱因斯坦凝聚非常感兴趣,因为在这种状态下,物体的定律将从经典物理变为量子物理,并开始表现出更大的波动性。它们是在接近绝对零度的温度下形成的,并且只存在几分之一秒。

然而,研究人员表示,这项研究中的玻色-爱因斯坦凝聚体,就像弗兰肯斯坦的“怪物人类”,是在正常情况下混合不同物质形式的全新产品。

意大利国家纳米技术中心首席研究员丹尼尔·桑维托解释道:“这项研究最引人注目的地方在于,我们已经证明,我们也可以利用电磁极化子,一种轻物质粒子,在室温下创造超流体状态。”

科学家将130纳米厚的有机分子夹在两个超级镜子之间,用35飞秒激光脉冲(一飞秒等于十亿分之一秒)轰击它们。

加拿大蒙特利尔理工学院的斯特凡·凯纳-科恩教授说:“通过这种方式,我们可以将光子的特性与分子中电子的强相互作用结合起来(例如,将原子核结合成原子核的核力)。前者包括光的惯性质量(绝对值越小,电导率越高)和超高速。”

由此产生的“超级液体”有一些奇妙的特性。在正常情况下,液体流动时会产生波纹和涡流,但超流体不会。

从下图可以看出,电磁极化子的流动通常像波一样受到干扰,但不是在超流体中:

科学家把光变成了一种液体

电磁极化子的流动遇到了非超流体(上图)和超流体(下图)的阻碍。资料来源:蒙特利尔理工学院

凯纳-科恩说:“在超流体中,当遇到障碍物时,这种湍流将被抑制,因此水流将保持不变。”

研究人员表示,这项研究不仅为量子流体动力学的新研究奠定了基础,还为未来使用先进的电磁技术制造室温设备铺平了道路,例如用于生产发光二极管、太阳能电池板或激光器的超导材料制成的设备。

该团队表示:“在这种环境条件下,可以观察到这种影响,这足以指导大量未来的研究。”

这一发现发表在《自然物理学》上。

蝌蚪工作人员从科学警报编译,翻译土豆同学,转载必须授权。