ویژگی‌های نور مایع

دانشمندان از چند قرن پیش می‌دانستند که نور رفتاری موج مانند دارد و از منبع خود پراکنده و منبسط می‌شود تا زمانی که توسط جسمی جذب شده یا بازتابانده شود. اما در سال‌های اخیر مطالعات نشان داده‌اند که نور می‌تواند رفتاری مایع مانند نیز داشته‌باشد، و در اطراف جسمی جاری شده و از سمت دیگر آن به یکدیگر بپیوندد.

 اما در سال‌های اخیر مطالعات نشان داده‌اند که نور می‌تواند رفتاری مایع مانند نیز داشته‌باشد، و در اطراف جسمی جاری شده و از سمت دیگر آن به یکدیگر بپیوندد. تا پیش از این چنین پدیده‌ای تنها تحت شرایطی خاص،‌ مثلا اتاقک آزمایشگاهی با دمای نزدیک به صفر مطلق قابل مشاهده بود. اکنون محققان نشان داده‌اند که نور از حالت عجیب‌تری به نام حالت ابرمایعی نیز برخوردار است،‌که در آن ذرات نور بدون کوچکترین اصطکاک یا چسبندگی در اطراف جسمی جاری می‌شوند.

در این حالت نور وضعیت مایعات بدون اصطکاک را دارد و در اطراف موانعی که در مسیرش قرار دارد بدون کوچکترین ریزموج یا الگوی گرداب‌مانندی جریان پیدا می‌کند. و جالبتر اینکه می‌توان این پدیده را در شرایط عادی یک اتاق با فشاری معمولی نیز مشاهده کرد. محققان مرکز CNR ایتالیا، پلی‌تکنیک مونترال، امپریال کالج لندن، دانشگاه دل‌سالنتوی ایتالیا و دانشگاه آلتوی فنلاند این پدیده را با قرار دادن لایه‌ای بسیار باریک از مولکول‌هایی ارگانیک در میان دو آینه بسیار شفاف بازسازی کرده و نور را در حالت مایع هیبریدی به جریان درآوردند.

همانطور که احتمالاً می دانید، نور خاصیت موج-ذره ای داشته و به خط راست منتشر می شود؛ به همین دلیل نیز نمی توانیم اجسامی که مثلاً پشت یک ستون قرار دارند را ببینیم. اما در شرایط خاص، نور می تواند رفتاری مانند مایعات داشته و در اطراف اشیا جریان پیدا کند.

در شرایط چگالش بوز-اینیشتین، قوانین فیزیک کوانتوم جایگزین فیزیک کلاسیک می شوند

چگالش بوز-اینیشتین نیز به همین دلیل مورد توجه دانشمندان قرار دارد چرا که در این شرایط (که در دمای نزدیک به صفر مطلق حاصل می شود)، رفتار مواد به سمت موج بودن گرایش پیدا کرده و قوانین فیزیک کوانتوم جایگزین فیزیک کلاسیک می شوند. دستاورد جدید پژوهشگران نیز به همین خاطر مهم است چرا که موفق شده اند با ترکیب خواص ماده و نور، شرایط مورد بحث را در دمای اتاق فراهم کنند.

جالب است بدانید که دانشمندان با قرار دادن یک لایه 130 نانومتری از مواد ارگانیک در میان دو آینه با بازتاب فوق بالا و شلیک پالس لیزری 35 فِمتوثانیه ای، موفق به تولید حالت نور مایع شدند. همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید، در این حالت (شکل پایین) جریان ذرات با حالت عادی (شکل بالا) متفاوت است و بدون تغییر مسیر و ارتعاش، به حرکت خود ادامه خواهند داد.

طبق اظهارات پژوهشگران، دستاورد جدید نه تنها راه را برای مطالعه در حوزه هیدرودینامیک کوانتومی هموار می کند، بلکه بهره گیری از مواد ابر رسانا در ابزارهایی مانند LED، پنل های خورشیدی و لیزرها را، در دمای اتاق و با هدر رفت انرژی نزدیک به صفر ممکن می کند.

به گفته محققان به این شیوه می‌توان ویژگی‌های فوتون‌ها،‌ مانند جرم موثر نوری و شتاب آنها، را با تعاملات قوی الکترون‌های درون مولکول‌ها ترکیب کرد. در شرایط عادی مایع در اطراف جسمی که در مسیر جریانش قرار بگیرد درگیر شده و ریز‌موج‌ها و گرداب‌ها را تشکیل می‌دهد. در یک ابرمایع این آشفتگی‌ها وجود ندارد و مایع بدون کوچکترین آشفتگی به مسیر خود ادامه می‌دهد. این حالت ابرمایعی را گاه با عنوان حالت پنجم یا چگالش بوز-اینشتین می‌شناسند. ذرات نور در این حالت ماننک یک تک‌موج میکروسکوپی رفتار می‌کنند و در فرکانسی مشابه نوسان دارند و به شکلی متناقض رفتارهای مایعات، جامدات و گازها را با یکدیگر ترکیب می‌کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ nature منتشر شده است.