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科学家把光变成一种液体,可以弯曲,速度接近于零

北极蚊子 2017-6-13 12:08

真空中光速C是宇宙中的基本物理常数,恒定不变,因为长度单位米就是基于光速和国际时间标准而定义的。但光的速度并非一成不变,在介质中它的速度要小于真空光速C,比如光在玻璃中的速度就只有C的三分之二,大约20万公里/秒。有没有一种物质,可以让光的速度降低到很慢,比如几米/秒,甚至接近于零呢?

这种物质就是玻色-爱因斯坦凝聚态,科学家们将玻色子冷却到接近绝对零度的状态,导致它们落入能量最低的量子态,成为物质的第五种状态——超流体,具有异常高的光学密度差。光在这种凝聚态中的速度会骤然降低,可以达到几米/秒,科学家们甚至用自转的玻色-爱因斯坦凝聚态来制造黑洞模型,将光困在里面无法逃离。

不过玻色-爱因斯坦凝聚态必须在极端条件下才能实现,只具研究功能,不具实用价值。现在来自加拿大蒙特利尔科学技术学院及意大利、芬兰几所大学的国际科学家团队,在常温下实现了光的“超流体”状态,没有摩擦,没有粘度,可以像液体一样流动,在不产生波纹和漩涡的情况下绕过障碍物。

研究人员把一层薄薄的有机分子夹在两个相距130纳米的超反射镜之间,形成一种由部分光和部分物质混合的准粒子,通过激光激发成足够数量的电磁极化子后,再用其发射的蓝光来观察形成的冷凝物。这种冷凝物大约和人的头发丝尺寸相当,矛盾地结合了固态、液态和气态的属性,以相同的频率振荡,可以表现得像一个宏观的波,毫无摩擦和粘度地在物体周围流动,成功地把微观的量子态转变成可观察的宏观量子态。最关键的是,这种状态可以在常温下,在一般环境条件下实现。

研究人员认为,这种效应可能对未来工作产生巨大影响,除了可以在常温下研究与玻色-爱因斯坦凝聚态相关的基本现象,还可以研究需在液氮下工作的超导材料的性质,构想和设计基于光子超流体的未来设备,比如激光、led、太阳能电池板和光伏电池等。在这些装置中,这种难以置信的现象可以得到应用,能量的损耗将完全被抑制。

这项研究发表在本周的自然物理学杂志。

论文:https://www.nature.com/articles/nphys4147.epdf

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