实验从理论上证明超流光存在可能性

2022-05-09

实验从理论上证明超流光存在可能性

　　超流液体很神奇，因没有摩擦力，它能以零阻力通过微管，而且会沿着容器壁向上流，甚至在表面形成一层液体薄膜。人们据此推测，神奇的超流光也可能存在，只是至今未能得到证实。据美国物理学家组织网日前报道，法国一个研究小组提出了一项实验，从理论上证明了光也能实现超流性传播。他们的研究发表在近期的《物理评论快报》上。

　　超流性是指流体在一定的临界速度下具有零阻力或零黏度，但超过此速度其超流性就会消失。比如液氦，当氦被冷却，某些原子达到它们的最低能量态时，这些原子的量子波会发生重叠，形成玻色—爱因斯坦凝聚态，这时所有的原子成为一个大原子，就能在宏观尺度证明它们的量子特性。此前尚没有明确证据显示，光在介质中传播也存在超流临界速度。

　　法国南巴黎大学与国家科研中心的派崔希克·利比夫和西蒙·毛利罗斯描述了如何在其设计的实验中观察到超流光，并认为光在非线性介质中存在超流临界速度。从动力学的观点来看，光通过非线性介质传播时，在纵向方向能直接沿着波导传播，而在横向方向能透过相邻波导传播，这在形式上就相当于一种玻色气体。

　　当一束光脉冲以不同的速率通过光导阵列时，在空节处如果光被散射，就意味着产生了阻力，如果光通过了空节而没有改变形状，就没有阻力，也就是说光在做超流运动。通过计算，他们证实了在一定的低速率下，光的横向运动是零阻力超流动。当速率提高时，阻力过程就发生了，破坏了光波的一体性，超流现象也就随之消失。

　　利比夫和毛利罗斯准备在法国的光子与纳米结构实验室(LPN)实施他们提出的试验，并计划进一步研究超流光和基本的光量子理论之间的关系以及超流光与玻色—爱因斯坦凝聚间的关系。他们预测，超流性是光的普遍属性，并不限于实验设计的波导阵列中。

　　利比夫说，任何材料中都含有杂质，这些杂质会形成光散射，而超流光能够通过混杂的介质传播却不会散射。

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