超流液體很神奇,因沒(méi)有摩擦力,它能以零阻力通過(guò)微管,而且會(huì)沿著容器壁向上流,甚至在表面形成一層液體薄膜。人們據(jù)此推測(cè),神奇的超流光也可能存在,只是至今未能得到證實(shí)。據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報(bào)道,法國(guó)一個(gè)研究小組提出了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),從理論上證明了光也能實(shí)現(xiàn)超流性傳播。他們的研究發(fā)表在近期的《物理評(píng)論快報(bào)》上。
超流性是指流體在一定的臨界速度下具有零阻力或零黏度,但超過(guò)此速度其超流性就會(huì)消失。比如液氦,當(dāng)氦被冷卻,某些原子達(dá)到它們的最低能量態(tài)時(shí),這些原子的量子波會(huì)發(fā)生重疊,形成玻色?愛(ài)因斯坦凝聚態(tài),這時(shí)所有的原子成為一個(gè)大原子,就能在宏觀尺度證明它們的量子特性。此前尚沒(méi)有明確證據(jù)顯示,光在介質(zhì)中傳播也存在超流臨界速度。
法國(guó)南巴黎大學(xué)與國(guó)家科研中心的派崔???利比夫和西蒙?毛利羅斯描述了如何在其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中觀察到超流光,并認(rèn)為光在非線性介質(zhì)中存在超流臨界速度。從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看,光通過(guò)非線性介質(zhì)傳播時(shí),在縱向方向能直接沿著波導(dǎo)傳播,而在橫向方向能透過(guò)相鄰波導(dǎo)傳播,這在形式上就相當(dāng)于一種玻色氣體。
當(dāng)一束光脈沖以不同的速率通過(guò)光導(dǎo)陣列時(shí),在空節(jié)處如果光被散射,就意味著產(chǎn)生了阻力,如果光通過(guò)了空節(jié)而沒(méi)有改變形狀,就沒(méi)有阻力,也就是說(shuō)光在做超流運(yùn)動(dòng)。通過(guò)計(jì)算,他們證實(shí)了在一定的低速率下,光的橫向運(yùn)動(dòng)是零阻力超流動(dòng)。當(dāng)速率提高時(shí),阻力過(guò)程就發(fā)生了,破壞了光波的一體性,超流現(xiàn)象也就隨之消失。
利比夫和毛利羅斯準(zhǔn)備在法國(guó)的光子與納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室(LPN)實(shí)施他們提出的試驗(yàn),并計(jì)劃進(jìn)一步研究超流光和基本的光量子理論之間的關(guān)系以及超流光與玻色?愛(ài)因斯坦凝聚間的關(guān)系。他們預(yù)測(cè),超流性是光的普遍屬性,并不限于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的波導(dǎo)陣列中。
利比夫說(shuō),任何材料中都含有雜質(zhì),這些雜質(zhì)會(huì)形成光散射,而超流光能夠通過(guò)混雜的介質(zhì)傳播卻不會(huì)散射。
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