Юный техник, 2015 № 06

Эти частицы также отличаются от всех других тем, что они невесомые, и если им не мешать, то они распространяются в вакууме с одинаковой скоростью — световой. Однако когда фотоны попадают в вещество, у них, во-первых, может появиться масса. Во-вторых, у них может изменяться скорость — в самом обычном стекле скорость света становится в полтора раза меньше, чем в вакууме. Можно сделать скорость и в миллион раз меньше, и тогда свет пойдет со скоростью пешехода.

В полупроводниковом кристалле свет обрастает некой материальной субстанцией. Это можно себе представить так: фотон летит и поглощается. Всем известно, что свет поглощается в металлах, в металлическом зеркале, но не исчезает и может сразу же вновь излучиться. Тот же самый фотон появляется снова, и поглощается еще раз, и снова излучается. И вы не можете сказать, когда у вас есть свет, а когда у вас есть материальная частица экситон, которая его поглощает.

Получается этакая квантово-механическая смесь света и материальной частицы. С какой-то долей вероятности вы поймаете свет, с какой-то — частицу. Из-за того, что у света появляется этот материальный компонент, он и вести себя начинает почти как нормальная частица, имеющая массу.

Таким образом, экситон — это частица, похожая на атом водорода. У нее есть положительный и отрицательный заряды, поэтому экситоны друг с другом взаимодействуют. Это приводит к вязкости, к так называемым нелинейным оптическим явлениям.

Одно из таких явлений заключается в том, что свет может формировать… сверхтекучую жидкость! Точно так же, как гелий, если его охладить ниже критической температуры порядка 2 градусов Кельвина. Сверхтекучая жидкость проникает в любые поры. Она не имеет вязкости. Также и свет, когда он в кристалле формирует капли светоматериальных частиц (поляритонов), в какой-то момент переходит критическую температуру сверхтекучести и начинает распространяться без всякого трения и вязкости.

Такую «светожидкость» можно использовать для передачи информации, в оптических компьютерах, волоконных линиях коммуникации и даже квантовых компьютерах. И полный список еще не известен.

Сейчас в этой области науки происходит бум. Появляются десятки научных работ. Nature, Science и другие научные журналы каждый месяц публикуют статьи на эту тему.

Для чего все это нужно? Явление сверхтекучести изучается с 30-х годов XX века, сверхпроводимость — с 1911 года. Это интересные явления фундаментальной физики, но они наблюдаются только при очень низких температурах. А материальные частицы света такие легкие, что все критические температуры фазовых переходов для них становятся в десятки, сотни раз выше. Поэтому световую жидкость можно получать при комнатной температуре, а значит, ее можно использовать хоть на кухне, хоть в народном хозяйстве.

«Еще одно из новых применений — так называемый поляритонный лазер. Где он может пригодиться, даже нам пока не дано предсказать. Ведь работы над проектом только начаты. Наша лаборатория еще в стадии формирования. Мы набрали около 25 сотрудников, включая студентов, начали закупать оборудование, являющееся уникальным, — с его помощью будем ставить эксперименты, которые никто в мире еще не делает», — закончил свой рассказ А. В. Кавокин.

Публикацию подготовил В. ВЛАДИМИРОВ

НАША СПРАВКА

Такой вот профессор!

А. В. Кавокин родился в Санкт-Петербурге, окончил Политехнический институт в 1991 году. С 1992 года — сотрудник Физико-технического института имени А. Иоффе. Работал в Германии, Италии, Франции. С 1998 года — профессор в Университете Блеза Паскаля (г. Клермон-Ферран).

Он — автор более 200 статей в физических журналах и такого же количества произведений других жанров. В настоящее время кроме лаборатории в Санкт-Петербурге возглавляет кафедру нанофизики и фотоники Саутгемптонского университета (Великобритания).

У ВОИНА НА ВООРУЖЕНИИ Неуловимый «Искандер»