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光的超流體 來自意大利萊切的CNR國家納米科學(xué)中心的研究人員和在加拿大蒙特利爾理工學(xué)院的研究人員合作表明，光“附加”著電子，更能產(chǎn)生戲劇性的效果發(fā)生。光變成超流體，在流經(jīng)一個障礙物時會顯示無粘性的流動特性，并在它的后面沒有產(chǎn)生任何漣漪。  圖中所示，上面部分是極化激元在流動中遇到的一個障礙物，下面部分是超音速超流的模式。 Daniele Sanvitto領(lǐng)導(dǎo)整個實驗小組，觀察到這一現(xiàn)象，指出“超流體是一個令人印象深刻的研究，通常只在溫度接近絕對零度（零下攝氏273度）情況下才能觀察到，如液態(tài)氦和超冷原子氣體中。在我們的工作中的這種非凡的觀察，我們發(fā)現(xiàn)超流也可以發(fā)生在室溫中，采用光物質(zhì)粒子即稱為極化激元的物質(zhì)實現(xiàn)室溫條件下的觀察�！� “超流體，能夠讓流體在無粘性的狀態(tài)下從其容器中泄漏出來”，Sanvitto補充道，“這與所有的粒子都聚集在一個稱為玻色-愛因斯坦凝聚的狀態(tài)是相聯(lián)系在一起的，其中的這種狀態(tài)也被稱為物質(zhì)的第五態(tài)，即粒子的行為像一個單一的宏觀波，并在同一頻率產(chǎn)生振蕩�！�  如圖，幾個世紀(jì)以來，科學(xué)家們已經(jīng)知道光是由波組成的。事實上，光也可以表現(xiàn)為液體形式，像水流一樣繞著障礙物盤旋，這是一個新的發(fā)現(xiàn)。光的“液體”特性只出現(xiàn)在特殊情況下，即光波形成的光子能夠相互作用時。 類似的情況會發(fā)生在例如，超導(dǎo)體中，其中電子會成對凝結(jié)，能夠形成超流體，并能夠在不損失電量的情況下傳導(dǎo)電流。 實驗表明，有可能獲得在室溫下的超流性，而直到現(xiàn)在這個屬性僅可以在接近絕對零度的低溫狀態(tài)下實現(xiàn)。這可能實現(xiàn)其在未來的光子器件中的使用。 Stéphane Kéna-Cohen是蒙特利爾研究團隊的一員，他指出：“實現(xiàn)室溫下的超流性，我們是在超薄膜的有機分子的兩個高反射鏡之間形成的。光與分子之間會形成強烈相互作用，因為它會在兩面鏡子之間形成來回反彈，這使我們能夠?qū)崿F(xiàn)光與物質(zhì)的混合流體。 通過這種方式，我們可以結(jié)合光子的性質(zhì)，如它們的有效質(zhì)量和較快的速度，并由于分子中的電子存在與其產(chǎn)生強烈的相互作用。正常情況下，流體會產(chǎn)生波紋和并由于干擾的存在產(chǎn)生干涉。而在超流體中，這種湍流在障礙物周圍會受到抑制，導(dǎo)致流體繼續(xù)以其不變的方式流動。 “事實上，在室溫條件下，觀察到的就是這樣的效果，”研究團隊進行說明，“這種特性可以激發(fā)未來的大量的工作，不僅要研究玻色愛因斯坦凝聚體與臺面實驗相關(guān)的基本現(xiàn)象，也要構(gòu)思和設(shè)計未來的光子超流的設(shè)備，以實現(xiàn)傳導(dǎo)損失的完全抑制，這種新型的現(xiàn)象可以被充分利用”。 這項研究已發(fā)表在《自然物理學(xué)》雜志上了。 原文來源：https://phys.org/news/2017-06-stream-superfluid.html |
