Képzeld el, hogy van egy anyag, ami egyszerre lehet kemény, mint a jég, de közben úgy tud áramlani, mint a víz. Elsőre lehetetlennek tűnik, igaz?
Ugyanakkor egy olasz kutatócsoportnak sikerült olyan különleges állapotba hozni a fényt, amelyben egyszerre viselkedik folyadékként és szilárdként. Ezt az anyagállapotot szuperszilárdságnak nevezzük. Az eredményüket a Nature folyóiratban publikálták, és ez a felfedezés teljesen új lehetőségeket nyithat a fény tanulmányozásában.
Bár az elméleti lehetőségét már több mint 50 éve felvetették, csak az utóbbi években sikerült kísérleti bizonyítékokat találni rá, főként ultrahideg atomokkal végzett kísérletekben.
Mi az a szuperszilárdság?
A szuperszilárd egy olyan anyag, amely úgy áramlik, mint egy folyadék, de közben megtartja egy szilárd szerkezet tulajdonságait. Korábban ezt az állapotot csak nagyon hideg gázokban figyelték meg, most viszont a tudósoknak sikerült fénnyel is elérniük ugyanezt.
A szuperszilárdság (angol szakirodalomban: supersolid) elméletét az 1960 – as években vetették fel. Évtizedekig csupán elméleti feltételezés volt, hogy ilyen állapot létezhet. 1980 – ban sikerült John Goodkind – nak többnyire elsőként megállapítani ultrahang segítségével egy szilárd testben lévő anomáliát. Később számottevő áttörések, vagy bizonyítások nem történtek, végül 2017 – ben végre sikerült kísérletileg is igazolni, amikor ultrahideg atomokból álló gázokat vizsgáltak. Azok a megfelelő körülmények között valóban úgy viselkedtek, mint egy szuperszilárd anyag: egyszerre voltak rendezetten elhelyezkedő részecskék és szabadon áramló kvantumfolyadékok.
Hogyan sikerült a kutatóknak „megfagyasztani” a fényt?
Amikor egy folyadék megfagy, a molekulái lelassulnak, és szabályos mintázatba rendeződnek. A kutatók hasonló dolgot értek el, de nem hagyományos módon. Egy különleges félvezető anyagot használtak, amelyben a fotonok (a fény részecskéi) szokatlan módon kezdtek viselkedni. Amikor túl sok foton volt jelen, azok elkezdtek együtt mozogni, és kialakították a szuperszilárd állapotot.
Miért fontos ez a felfedezés?
A kutatás az úgynevezett Bose – Einstein kondenzáció elvén alapul, amely egy kvantummechanikai jelenség. Az olasz tudósok bebizonyították, hogy nemcsak atomok, hanem fény is képes szuperszilárd állapotba kerülni. Ez új lehetőségeket nyithat az optikai technológiák, a kvantumszámítógépek és a fényalapú kommunikáció területén.
„Ez még csak a kezdet a szuperszilárdság megértésében” – nyilatkozták a kutatók a tanulmányban.
Ez a felfedezés ismét bizonyítja, hogy az anyag viselkedése tele van meglepetésekkel, amely a jövőben akár forradalmasíthatja a modern technológiát – a fizikusoknak még rengeteg Bolyongási lehetőségük van a Bolygón belül és kívül!
Bárány András Adorján
