Свет на грани: как учёные трансформировали лазер в твёрдое тело

Традиционно мы знаем только четыре состояния материи: твердое, жидкое, газообразное и плазменное.

Фото: Adelphi Lab Center by Douglas G. LaFon, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/

Энди Мотт измеряет оптические ограничивающие характеристики нелинейного материала

Но в квантовом мире всё не так просто: материалы могут трансформироваться и переходить в другие состояния, включая сверхтвердое состояние.

Научная группа объявила 5 марта прошлого года в журнале Nature, что им удалось заставить лазерный свет превращаться в сверхтвердое тело.

Сверхтвердое тело по своей структуре похоже на кристаллы, но вот беда: оно не имеет вязкости, что позволяет ему течь без сопротивления, как жидкость. Такие состояния обычно возникают при температурах, близких к абсолютному нулю.

Еще в 1969 году российские физики Александр Андреев и Илья Лифшиц теоретически предсказали возможность перехода веществ в сверхтвердое состояние. Однако сомнения развеялись только в 2019 году, когда три независимые команды смогли экспериментально достичь этого состояния.

Недавнее исследование группы ученых из Национального исследовательского совета Италии (CNR) пошло дальше. Они вспомнили старое открытие, что свет может превращаться в жидкость, и решили выяснить, может ли он также стать сверхтвердым телом. Для этого они использовали лазер, направленный на кусок арсенида галлия — полупроводника.

Взаимодействие между краями образца и лазером привело к образованию гибридных частиц, названных поляритонами, которые объединились в сверхтвердое тело. Димитриос Трипогеоргос, ведущий автор исследования, отметил:

"На самом деле мы превратили свет в твердое тело. Это впечатляет!"

Теперь команда планирует продолжить свои исследования этого нового сверхтвердого вещества, созданного на основе света, пишет 20minutes.

Уточнения

Ла́зер (от англ. laser, акроним от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — «усиление света посредством вынужденного излучения»), или опти́ческий ква́нтовый генера́тор, — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.