Университет Клермон-Овернь: признаки суперсолида в смеси света и материи при комнатной температуре
В органическом микрорезонаторе с жидким кристаллом экситон-поляритоны образовали полосы и квантовые вихри; сверхтекучесть требует количественной проверки.
Исследователи Университета Клермон-Овернь (UCA) под руководством проф. Гийома Мальпюша наблюдали признаки суперсолидной фазы в смеси света и материи при комнатной температуре, сообщает scinexx. В эксперименте использовался оптический микрорезонатор, работа опубликована в Science Advances. Суперсолид сочетает кристаллоподобную периодическую плотность со свойствами сверхтекучей жидкости; до сих пор такие состояния получали в основном в предельно холодных атомных газах. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Микрорезонатор с жидким кристаллом
В устройстве свет заключён между зеркальными слоями и связан с возбуждениями органического полупроводника. Так возникают короткоживущие квазичастицы света и материи, экситон-поляритоны, часть из которых образует конденсат Бозе — Эйнштейна уже при комнатной температуре. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗ Добавленный жидкий кристалл позволяет менять свойства запертого света электрическим напряжением, поэтому у системы есть два энергетически равноценных состояния, в которых накапливаются поляритоны.
scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Проф. Виктор Пенцек из Военно-технической академии (WAT) сообщил, что микрорезонаторы могут работать при температуре около 60 градусов Цельсия. Сильная связь света и материи, необходимая для опыта, достигается без сложного охлаждения. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Полосы, вихри и ограничения
После возбуждения короткими лазерными импульсами выходящий свет показал регулярно расположенные светлые и тёмные полосы. Они отражают периодическую плотность в конденсате, хотя в образце нет заданной полосчатой структуры; порядок возникает из наложения двух равноценных состояний. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗ В отдельных импульсах полосы появлялись в разных местах, а не следовали фиксированной неоднородности образца, что указывает на спонтанное нарушение симметрии. При более слабом возбуждении положение полос сильнее определялось неоднородностями материала.
scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Кроме того, команда зарегистрировала регулярное изменение поляризации света, так называемую спиновую спираль. Таким образом, одновременно возникли два пространственных порядка, различимых по интенсивности и поляризации. Примерно в десяти процентах отдельных экспериментов появлялись дислокации полос, соответствующие квантованным вихрям в конденсате. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
По данным публикации, смещение полос при высокой плотности частиц и вихри поддерживают трактовку как суперсолидной фазы. Беспрепятственное течение мимо препятствия в опыте напрямую не измеряли. Дополнительные расчёты согласуются с трактовкой, но для полной характеристики сверхтекучести нужны дальнейшие количественные исследования. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
Практическая реализация была сложной: органический полупроводник реагировал с жидким кристаллом, и свойства образцов менялись со временем. Первый автор, д-р Марцин Мушиньский, сообщил, что для повторения измерения требовался совершенно новый образец. Прежде чем такие микрорезонаторы применять в оптических схемах или датчиках, нужно точнее изучить их стабильность и жидкостные свойства конденсата. scinexx.de
scinexxscinexx.deОткрыть источник ↗
