????2017年6月5日(農(nóng)歷2017年5月11日)，人類首次造出“液態(tài)光” 稱為物質(zhì)第五態(tài)。
如果光變成和水一樣的液體，它會(huì)發(fā)生什么?這并不是一個(gè)腦洞。近日，科學(xué)家們首次在室溫下制造出液態(tài)光，讓光像水一樣在某個(gè)物體周圍流動(dòng)、彎曲和環(huán)繞。
量子流體力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展鋪平了道路，也可能為室溫超導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)方法以及新型電子元件提供靈感。
玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)——這種凝聚態(tài)的又稱為“物質(zhì)的第五態(tài)”(共有六種物態(tài)，其他五個(gè)分別為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、等離子態(tài)、和費(fèi)米子凝聚態(tài))。一般情況下，類似的物態(tài)只能在接近絕對(duì)零度(零下攝氏273度)的低溫下出現(xiàn)。
此次工作中最不同尋常的是，我們證明了超流體現(xiàn)象也可以在室溫的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)”。
不同于一般液體，液態(tài)光遇到障礙只會(huì)平滑地繞過去，不會(huì)產(chǎn)生任何波紋和漩渦，表現(xiàn)出零摩擦和零粘性這兩個(gè)特性。
兩者都只能在極其低溫的條件下才能被觀察到，而且持續(xù)的時(shí)間非常短。
如何在室溫條件下制造出液態(tài)光的?據(jù)Stéphane Kéna-Cohen介紹，為了達(dá)到這個(gè)目的，他們把一個(gè) 130 納米厚的有機(jī)分子切片放在了兩個(gè)反射率極高的鏡片之間，形成一種類似三明治的結(jié)構(gòu)。
光子與中間的有機(jī)分子急速交錯(cuò)，從而形成了一種具備光-物質(zhì)二元屬性的液態(tài)光。簡而言之，光子和有機(jī)分子中的電子相耦合便形成了液態(tài)光。
極化激元，是一種準(zhǔn)粒子。它是由電磁波之間的強(qiáng)烈耦合以及帶有電偶極子或磁偶極子的激發(fā)作用中誕生。簡單來說，極化激元的形成也可看為一顆受激的光子。
如果利用本次的液態(tài)光制備方法，工程師可以在室溫條件下生產(chǎn)出更高效的超導(dǎo)材料設(shè)備，例如激光器、發(fā)光二極管、太陽能電池板和光伏電池等，而且這些裝置可以在很大程度上避免光子跟障礙物接觸帶來的能量損失。
這些充滿想象力的發(fā)現(xiàn)都利用了物質(zhì)在極端情況下的奇異狀態(tài)。
氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、等離子態(tài)、和費(fèi)米子凝聚態(tài))，遵從量子力學(xué)而非經(jīng)典物理，也是本此研究中最重要的理論支柱。
80 年前，愛因斯坦和印度物理學(xué)家玻色就基于量子力學(xué)預(yù)言了這一物態(tài)的存在，愛因斯坦甚至因?yàn)槠涮^奇特的性質(zhì)而對(duì)自己的理論產(chǎn)生了懷疑。
科學(xué)家在2.17K的溫度條件下發(fā)現(xiàn)氦的同位素，氦-4突然從正常流體突然轉(zhuǎn)變?yōu)檎承詾榱愕某黧w。然而，當(dāng)時(shí)人們還未把超流現(xiàn)象和愛因斯坦的理論聯(lián)系起來。
約兩千個(gè)銣原子的聚合體。
不過研究成果最終還是為他們贏得了2001年的諾貝爾獎(jiǎng)。
由此可見，這一回的常溫液態(tài)光簡直6到飛起!在不遠(yuǎn)的未來，我們期待這種物態(tài)會(huì)呈現(xiàn)出更多神奇的物理特性，繼續(xù)為人類帶來意想不到的新發(fā)現(xiàn)。
為什么液態(tài)光會(huì)有這些不可思議的特質(zhì)?這得從一種叫超流體的特殊現(xiàn)象說起。
由于沒有摩擦力，它可以永無止盡地流動(dòng)。而表現(xiàn)出該性質(zhì)的物質(zhì)被稱為超流體，此次制造出的液態(tài)光就是超流體狀態(tài)下的光。
超流體一般只存在于接近絕對(duì)零度的極端環(huán)境中，因?yàn)槎鄶?shù)超流現(xiàn)象是玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)的體現(xiàn)——當(dāng)粒子聚合物冷卻至一定程度時(shí)，就會(huì)以最低能態(tài)凝聚，此時(shí)它們處于一種基于波粒二象性形成的半量子態(tài)，故費(fèi)米子可以像玻sè子一樣在狹小的空間內(nèi)凝聚。
如此一來，因?yàn)槠涓叨认喔傻牧孔有再|(zhì)，流動(dòng)時(shí)摩擦力和粘性消失也不足為奇了。
歷史今天》LSJT君就不再這里繼續(xù)往下扯了。