Физики из Бразилии открыли световой аналог сверхпроводников

23.10.2017 15:56 13

Физики из Бразилии открыли световой аналог сверхпроводников

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.

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Лучший интернет магазин электрооборудования Как мужские кожаные сумки влияют на образ современного делового человека Лучшие игровые автоматы Вулкан Делюкс В микрорайоне «Жилой парк «Врубелево» летом сдадут первый дом Какие автозапчасти для Ауди доступны в Воронеже

Последние новости