Lần đầu tiên con người tạo ra "ánh sáng lỏng" một cách dễ dàng đến thế

Ánh sáng - thứ tưởng như không thể chạm đến tại sao lại ở dạng lỏng, giống như nước được?

Đặc tính của chất lỏng là có khả năng chảy xung quanh vật thể, lấp đầy tất cả những khoảng trống. Còn ánh sáng, nó là một dạng sóng (đôi lúc hoạt động giống như một nguyên tử), di chuyển theo đường thẳng, rồi bị ngăn lại khi gặp vật cản.

Ánh sáng không thể tự bẻ cong, đó là lý do bạn không thể quan sát được 2 mặt bên và mặt sau của một vật thể, cũng như góc rẽ trên những con đường. Đây cũng là sự khác biệt cơ bản nhất giữa ánh sáng và nước.

"Ánh sáng lỏng" họ tạo ra là một chất siêu lỏng - không có ma sát và độ nhớt.

Tuy nhiên, trong một số điều kiện cực độ, ánh sáng có thể mang tính chất y như nước, cho phép nó tự uốn mình "chảy" xung quanh vật thể. Người ta gọi đó là "ánh sáng lỏng".

Các chuyên gia cho biết, "ánh sáng lỏng" họ tạo ra là một chất siêu lỏng - không có ma sát và độ nhớt, và là một dạng vật chất thuộc trạng thái "Ngưng tụ Bose-Einstein" (Bose-Einstein condensate hoặc BEC).

Vấn đề xuất hiện ở chỗ BEC (thứ vốn được xem là trạng thái thứ 5 của vật chất) là nơi các quy luật vật lý thông thường biến chuyển thành vật lý lượng tử. Và nó chỉ xuất hiện khi nhiệt độ đạt gần "độ 0 tuyệt đối" (0 độ K hay -273 độ C), hay nói cách khác là cực kỳ khó khăn.

Tuy nhiên, mới đây các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách đưa vật chất về trạng thái BEC trong điều kiện nhiệt độ phòng. Nói cách khác, lần đầu tiên trong lịch sử "ánh sáng lỏng" có thể tồn tại dễ dàng đến thế.

Bằng cách kết hợp ánh sáng và vật chất, họ đã chính thức tạo ra "ánh sáng lỏng" ở điều kiện bình thường.

Cụ thể, nghiên cứu do các chuyên gia từ Viện công nghệ Nano CNR NANOTEC (Ý) thực hiện. Bằng cách kết hợp ánh sáng và vật chất, họ đã chính thức tạo ra "ánh sáng lỏng" ở điều kiện bình thường.

"Quan trọng nhất ở công việc lần này, là chúng tôi chứng minh được các chất siêu lỏng có thể tồn tại ở nhiệt độ thường, sử dụng các hạt ánh sáng được gọi là quang tử" - Daniele Sanvitto cho biết.

Tuy vậy để tạo ra các hạt quang tử thì không đơn giản, đòi hỏi nhiều công cụ hoạt động ở quy mô nano. Sanvitto đã phải "kẹp" một lớp phân tử hữu cơ dày 130nm vào giữa 2 tấm gương siêu phản chiếu, rồi bắn vào đó một tia laser cực mạnh.

"Chúng tôi có thể kết hợp các tính chất của photon - như khối lượng và tốc độ - với tính tương tác mạnh với electron trong các phân tử thông thường" - Stéphane Kéna-Cohen thuộc đội nghiên cứu chia sẻ.

Sự khác biệt giữa chất lỏng (trên) và chất siêu lỏng (dưới). Chất lỏng khi bị ngăn trở sẽ tạo thành từng đợt sóng, trong khi siêu lỏng thì không.

Theo các chuyên gia, khám phá lần này đã dọn đường cho những nghiên cứu về lượng tử thủy lực học kế tiếp. Và không chỉ vậy, các hạt quang tử sẽ giống như nhân tố khiến công nghệ tương lai tiến hóa, đặc biệt là trong lĩnh vực liên quan đến ánh sáng như LED, pin Mặt trời, hoặc laser.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Physics.

Từ khóa liên quan:

ánh sáng lỏng

tạo ra ánh sáng lỏng

chất siêu lỏng

trạng thái Ngưng tụ Bose-Einstein

quang tử

Daniele Sanvitto

Stéphane Kéna-Cohen