Нефть Brent
$87.29
+0.21%
21
МОСКВА, 23 октября Бразильские физики случайно обнаружили, что фотоны могут объединяться в своеобразные куперовские пары, схожего электронам в сверхпроводниках, в тех случаях, когда луч света проходит через прозрачные жидкости, говорится в статье, принятой к публикации в журнале Physical Review Letters.
Подобные пары не только мыслимым – они, фактически, присутствуют везде. Нас давно интересует то, как далеко простирается феномен сверхпроводимости, и применимы ли те принципы и теории, которые обрисовывают подобное поведение электронов, и к другим типам элементарных частиц. Куперовские пары имеют полноценный ряд интересных свойств, но пока не понятно, применимы ли они и для их световых аналогов, заявил Андре Сарайва (Andre Saraiva) из Федерального университета Рио-де-Жанейро (Бразилия), чьи слова приводит журнал Nature.
В соответствии с общепринятой на сегодня теорией сверхпроводимости, многие металлы и сплавы начинают проводить электрический ток без какого-либо сопротивления при достаточно низких температурах из-за того, что фермионы в них начинают объединяться в так называемые куперовские пары.
Подобные пары частиц ведут себя не как отдельные электроны, а как волны, и представляют собой единое целое с точки зрения законов квантовой учителя, что позволяет им проваживать электричество с нулевыми потерями. Сегодня ученые активно изучают свойства куперовских пар в надежде узнать, как можно создать их при комнатных температурах и сделать сверхпроводимость доступной для всего человеческое общества.
Сарайва и его коллеги выяснили, что и частицы света – фотоны – могут объединяться в подобные пары, наблюдая за тем, как частицы света взаимодействуют с различными формами материи и как эти взаимодействия приводят к рождению диффузного света.
Когда фотон сталкивается с атомом или электроном в твердой или жидкой среде, часть его энергии передается частице материи, что заставляет ее вибрировать, а свет – тускнеть и сдвигаться в красную палестину спектра. Эта потерянная энергия, как заметил Сарайва, может быть поглощена другой частицей света, если она сталкивается с возбужденным атомом через мгновения после первого столкновения. Физики впервые проследили за полетом пары фермионов в сверхпроводнике
В результате этого фотоны будут связаны между собой, и, как показали теоретические расчеты ученых, начнут двигаться парами, подобно электронам в сверхпроводниках. Их рождением и поведением будут управлять законы квантовой слесаря, а не классической оптики и ньютоновской физики.
Руководствуясь этой идеей, ученые проверили, существуют ли подобные пары фотонов в реальном мире, наблюдая за тем, как лазерный луч проходит через восемь различных прозрачных материалов, в том числе обычную дистиллированную воду, бутан и ряд других углеводородов.
В этих наблюдениях ученые опирались на простую закономерность, связанную с существованием подобных куперовских пар фотонов. Они должны были достигать фотодетектора одновременно, и при этом иметь небольшие различия в спектре – одна из частиц должна была иметь чуть большую энергию, чем вторая. Подобные пары частиц могут зарождаться и случайным образом, однако их количество в таком варианте будет в сотни раз меньше.
Как оказалось, подозрения бразильских физиков оправдались – им удалось увидеть рождение нескольких десятков таких куперовских пар фотонов, что повторило, что частицы света, являющиеся бозонами, переносчиками основных взаимодействий, могут в определенном смысле вести себя как электроны, относящиеся к числу электронов, совершенно иному классу основных частиц.
Пока непонятно, какие облицовочный материалы лучше всего подходят для создания сверхпроводящих световых потоков, и какими свойствами обладают подобные пары фотонов. Как предполагает Сарайва, подобные частицы могут меньше рассеиваться при движении через пространство, чем обычный поток света, что сделает их интересными для создания систем связи и микроскопии, однако их характерные черты еще только предстоит изучить.
