光的超流体

几个世纪以来，科学家们知道了光是由波组成的。事实上，光也可以表现为液体的形式，像水流一样绕着障碍物盘旋和扰动，这是一项新的发现，目前仍然是一个非常活跃的研究课题。光的“液体”特性出现在特殊情况下，当光波形成的光子能够相互作用时。

　　来自意大利莱切的CNR国家纳米科学中心的研究人员和在加拿大蒙特利尔理工学院的研究人员合作表明，光“附加”着电子，更能产生戏剧性的效果发生。光变成超流体，在流经一个障碍物时会显示无粘性的流动特性，并在它的后面没有产生任何涟漪。

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图中所示，上面部分是极化激元在流动中遇到的一个障碍物，下面部分是超音速超流的模式。

　　Daniele Sanvitto领导整个实验小组，观察到这一现象，指出“超流体是一个令人印象深刻的研究，通常只在温度接近绝对零度（零下摄氏273度）情况下才能观察到，如液态氦和超冷原子气体中。在我们的工作中的这种非凡的观察，我们发现超流也可以发生在室温中，采用光物质粒子即称为极化激元的物质实现室温条件下的观察。”

　　“超流体，能够让流体在无粘性的状态下从其容器中泄漏出来”，Sanvitto补充道，“这与所有的粒子都聚集在一个称为玻色-爱因斯坦凝聚的状态是相联系在一起的，其中的这种状态也被称为物质的第五态，即粒子的行为像一个单一的宏观波，并在同一频率产生振荡。”

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　　如图，几个世纪以来，科学家们已经知道光是由波组成的。事实上，光也可以表现为液体形式，像水流一样绕着障碍物盘旋，这是一个新的发现。光的“液体”特性只出现在特殊情况下，即光波形成的光子能够相互作用时。

　　类似的情况会发生在例如，超导体中，其中电子会成对凝结，能够形成超流体，并能够在不损失电量的情况下传导电流。

　　实验表明，有可能获得在室温下的超流性，而直到现在这个属性仅可以在接近绝对零度的低温状态下实现。这可能实现其在未来的光子器件中的使用。

　　Stéphane Kéna-Cohen是蒙特利尔研究团队的一员，他指出：“实现室温下的超流性，我们是在超薄膜的有机分子的两个高反射镜之间形成的。光与分子之间会形成强烈相互作用，因为它会在两面镜子之间形成来回反弹，这使我们能够实现光与物质的混合流体。

　　通过这种方式，我们可以结合光子的性质，如它们的有效质量和较快的速度，并由于分子中的电子存在与其产生强烈的相互作用。正常情况下，流体会产生波纹和并由于干扰的存在产生干涉。而在超流体中，这种湍流在障碍物周围会受到抑制，导致流体继续以其不变的方式流动。

　　“事实上，在室温条件下，观察到的就是这样的效果，”研究团队进行说明，“这种特性可以激发未来的大量的工作，不仅要研究玻色爱因斯坦凝聚体与台面实验相关的基本现象，也要构思和设计未来的光子超流的设备，以实现传导损失的完全抑制，这种新型的现象可以被充分利用”。

　　这项研究已发表在《自然物理学》杂志上了。

　　原文来源：https://phys.org/news/2017-06-stream-superfluid.html

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