Условия для перехода света в сверхтекучее состояние при комнатной температуре удалось создать ученым университета Твента, 30 сентября сообщает журнал Nature Communications.

Для эксперимента ученые создали зеркало микроскопического размера с каналами. В этих каналах фотоны пытаются держаться вместе как группа, выбирая путь, который ведет к наименьшим потерям, и фактически текут, как жидкость.

Структура представляет собой хорошо известный интерферометр Маха-Цендера, в котором канал разделяется на два, а затем снова соединяется. В таких интерферометрах проявляется волновая природа фотонов, при которой фотон может находиться в обоих каналах одновременно.

На этапе воссоединения теперь есть два варианта: свет может проходить либо по открытому в конце каналу, либо по закрытому. Ученые обнаружили, что жидкость сама решает, какой путь выбрать, регулируя частоту своих колебаний. В этом случае фотоны стараются держаться вместе, выбирая путь, который ведет к наименьшим потерям — канал с закрытым концом. Другие типы бозонов, такие как фермионы, предпочитают оставаться отдельными.

Структура зеркала несколько напоминает структуру лазера, в котором свет отражается взад и вперед между двумя зеркалами. Основное различие заключается в чрезвычайно высокой отражающей способности зеркал: 99,9985 процента.

Это значение настолько велико, что у фотонов не будет шанса вырваться; они снова будут поглощены. Именно на этом «стадионе» фотонный газ начинает принимать ту же температуру, что и комнатная температура, посредством термализации. Технически говоря, это напоминает излучение черного тела: излучение находится в равновесии с материей.

Такая термализация является решающим отличием между обычным лазером и конденсатом фотонов Бозе-Эйнштейна. Представленные фотонные микроструктуры могут быть использованы в качестве базовых элементов в системе, которая решает математические задачи, такие как задача коммивояжера.