ساختنی/ ماه ژوئن سال ۲۰۱۷ بود که محققان برای اولین بار موفق به دستیابی به نور مایع در دمای اتاق شدند. بعد از آن آزمایش، دسترسی به این شکل عجیب از ماده بالاخره ممکن به نظر می‌رسید. نور مایع هم یک ابرشارگی است – که اصطکاک و گران‌روی آن معادل صفر است – و هم یک نوع چگالش بوز-انیشتین محسوب می‌شود – که گاهی اوقات به عنوان حالت پنجم ماده شناخته می‌شود و امکان گردش نور دور اجسام و گوشه‌ها را فراهم می‌کند.
نور معمولی مثل یک موج و گاهی اوقات مثل یک ذره رفتار می‌کند؛ یعنی همیشه در یک خط مستقیم حرکت می‌کند. دقیقا به خاطر همین ویژگی نور است که چشم ما نمی‌تواند گوشه‌ها را دور یا پشت گوشه‌ها را ببیند. اما همین نور می‌تواند در شرایط خاص مثل مایع عمل کند و دور اجسام حرکت کند!
چگالش بوز-انیشتین به این خاطر برای فیزیک‌دانان جالب است که در این حالت از ماده، قوانین از فیزیک کلاسیک به فیزیک کوانتوم تغییر می‌کنند و ماده ویژگی‌هایی شبیه به موج پیدا می‌کند. این حالت ماده در دمای نزدیک به صفر مطلق ایجاد می‌شود و کمتر از یک ثانیه طول می‌کشد.
اما در این مطالعه محققان اعلام کردند با استفاده از ترکیب نور و ماده موفق به ساخت یک چگالش بوز-انیشتین در دمای اتاق شده‌اند. دنیل سانویتو، محقق ارشد این گروه تحقیقاتی درباره این موفقیت گفته است: «مهمترین دستاورد آزمایشات ما این است که نشان دادیم ابرشارگی در دمای اتاق و شرایط محیطی و با استفاده از ذرات نور-ماده به نام پلاریتون هم قابل دستیابی است.»

ممکن است این توضیحات پروفسور سانویتو ساده به نظر برسد اما تولید پولاریتون نیازمند تجهیزات بسیار حساس و دقیق و مهندسی در مقیاس نانو است.

این گروه تحقیقاتی یک لایه از مولکول‌های ارگانیک به ضخامت ۱۳۰ نانومتر را بین دو آینه فوق بازتابنده قرار دادند و آن را در یک پالس لیزر ۳۵ فمتوثانیه‌ای قرار دادند (یک فمتوثانیه برابر با یک میلیون میلیاردم ثانیه است!). به این ترتیب موفق شدند خصوصیات فوتون‌ها – مثل جرم موثر و شتاب بالای نور – را با فعل و انفعالات قوی ناشی از الکترون‌های موجود در مولکول‌ها ترکیب کنند. نتیجه این ترکیب هم دستیابی به ابرشاری شد که خصوصیات بسیار قوی و البته منحصربه‌فردی دارد.
در شرایط عادی وقتی یک مایع روی سطحی روان می‌شود، موج تولید می‌کند اما یک ابرشار اینطور رفتار نمی‌کند. همانطور که در تصویر زیر می‌بینید جریان پلاریتون‌ها هم در شرایط عادی شبیه موج منتشر می‎شوند اما در ابرشارگی اتفاق دیگری می‌افتد. در یک ابرشار این آشفتگی اطراف موانع، سرکوب می‌شوند و در نتیجه شکل جریان ابرشار تغییر نمی‌کند و شکل موج به خودش نمی‌گیرد.
محققان می‌گویند نتایج این آزمایش نه تنها مسیر تحقیقات جدید در حوزه هیدرودینامیک کوانتوم را هموار کرده بلکه دستیابی به دستگاه‌های پلاریتون در دمای اتاق برای فناوری‌های آینده را ممکن ساخته است. تولید مواد فوق رسانا برای دستگاه‌هایی مثل LEDها، پنل‌های خورشیدی و لیزرها فقط برخی از این فناوری‌ها هستند.

مهمترین چیز درباره مشاهده نور مایع در دمای اتاق این است که اهمیت نظری و عملی آن یکسان است. این آزمایش نه تنها مطالعه پدیده‌های بنیادی را دقیق‌تر می‌کند بلکه در حوزه تولید دستگاه‌های فوتونیک مبتنی بر ابرشار هم بسیار تاثیرگذار خواهد بود.


ما را در کانال «آخرین خبر» دنبال کنید