
近來,義大利科學家成功將光「凍結」成「超固體」,兼具固體和液體特性。於是,光不再是看得到但摸不到的狀態。究竟,這個「超固體」是什麼?光又是如何被「凍結」的?
✍️ #超固體是什麼
超固體是一種奇特的物質量子態,兼具固體和液體的特性,能像液體一樣流動,但具有類似固體的結構。
通常當液體凍結時,其分子運動會減慢並排列成固體形式。但在這項實驗中,研究人員在接近「絕對零度」的溫度下進行研究,這時會出現奇特的量子效應。
超固體最早於2017年在特殊氣體中首次被發現。到目前為止,科學家只在極度低溫的氣體中看到這種狀態。這次的新發現證明光也可以形成「超固體」。
✍️ #科學家如何凍結光
研究人員想看看是否能夠利用半導體來為光創造類似條件。雖然科學家無法完全達到絕對零度,但他們可以在實驗室條件下極大地接近這個極限。
本次的研究中,科學家採用一種依賴「極化子」(polariton)系統特性的新機制。
極化子是由光子(光)和準粒子透過強電磁相互作用耦合而成。極化子的特性使它們能以類似於某些原子氣體的方式,凝結到盡可能低的能量狀態。換句話說,光與物質結合在一起,它們可以凝聚成超固體。
研究中,科學家以雷射光照射到砷化鎵半導體上,光子與材料中的激發相互作用,產生極化子。
✍️ #把光凍結有什麼用
超固體的研究,能顯示不受溫度影響的粒子間微小量子相互作用的影響。當科學家描繪超固體的行為和特徵時,實際上是在觀察原子和粒子是如何組合在一起的。這從根本上教會了我們關於所生存世界的知識。
此外,隨著更多的研究和開發,超固體可以用於量子計算、超導體、無摩擦潤滑劑以及我們還沒有開始想到的應用。還有許多可能性尚未被探索。而利用光製造超固體是相關領域的一大進步。