Науковці вперше в історії створили твердий матеріал зі світла

Італійські вчені вперше створили суперсолід зі світла, відкривши новий підхід до дослідження квантових станів матерії. Суперсолід – це унікальна квантова фаза, яка поєднує властивості твердого тіла та рідини: він має кристалічну структуру, але може текти без тертя.

Досі суперсоліди створювали лише з атомів, але команда з Національної дослідницької ради Італії (CNR) змогла реалізувати цей стан на основі фотонів. Оскільки світло є енергією, а не матерією, дослідники використали лазерний промінь, який взаємодіяв із напівпровідником з арсеніду галію. Це дозволило створити квазічастинки, відомі як поляритони, що є проміжним станом між світлом і матерією.

Щоб отримати суперсолідний стан, поляритони були обмежені у спеціально розробленій напівпровідниковій структурі. Вони заповнювали певні квантові рівні, утворюючи унікальну фазу, відому як “зв’язаний стан у континуумі” (BiC). Це надало системі одночасно твердотілову структуру і властивість суперплинності.

Дослідники перевірили отриманий стан за допомогою інтерферометрії, аналізуючи щільність фотонів та перевіряючи когерентність квантового стану. Отримані дані підтвердили, що створений матеріал справді є суперсолідом.

Цей прорив відкриває нові можливості для квантової фізики та фотоніки, зокрема у створенні інноваційних джерел світла та дослідженні незвичайних фаз матерії у відкритих системах.

Дослідження опубліковане в журналі Nature.