محققان ایتالیایی نخستین بار نور را به حالت ابرجامد کوانتومی تبدیل کردند, تیمی بینالمللی از محققان به رهبری شورای ملی تحقیقات ایتالیا (CNR) توانستند برای اولین بار در تاریخ علم، نور را به یک ابرجامد کوانتومی تبدیل کنند. این پیشرفت مهم که نتایج آن در مجله محترم نیچر منتشر شده، گامی عظیم در جهت درک رفتارهای کوانتومی ماده در مقیاسهای بزرگتر محسوب میشود.
از سیال نور به ابرجامد کوانتومی پیشینه این کشف به بیش از یک دهه پیش بازمیگردد، زمانی که محققان CNR برای نخستین بار نشان دادند نور میتواند رفتاری مشابه سیالها از خود نشان دهد. در پژوهش فعلی، دانشمندان با خلق شرایط خاص، این پدیده را به سطحی بالاتر برده و موفق شدند ذرات نور را در قالبی منسجم و کريستالگونه، یعنی ابرجامد، سازماندهی کنند. ابرجامدها چه هستند؟
ابرجامدها íaی منحصر به فرد از ماده هستند که ترکیبی عجیب از ویژگیهای جامدات و سیالات را در خود جمع کردهاند. این مواد ساختاری منظم و تکرارپذیر همانند کریستالهای معمولی (مانند نمک خوراکی) دارند، اما در عین حال ویسکوزیته (گرانروی) صفر و بدون اصطکاک جریان میکنند. برخلاف مواد معمولی که تحت قوانین فیزیک کلاسیک حاکمند، ابرجامدها عمدتاً در قلمرو کوانتومیظاهر میشوند.
روش جدید نیمهرسانا به جای اتمهای فوقسرد تا پیش از این تجربه، ساختن ابرجامدها تنها در آزمایشگاههای کنترلشده و با استفاده از اتمهایی که تا دمای بسیار پایین (نزدیک به صفر مطلق) سرد شده بودند، امکانپذیر بود. اما در این تحقیق نوین، محققان به جای اتمهای فوقسرد، از یک نیمهرسان به نام آرسنید گالیم آلومینیوم بهره بردند. آنها اشعه لیزر را به سمت یک قطعه نیمهرسانا با الگوی دقیق و برجستگیهای ظریف هدایت کردند.
تعامل نور با این ساختار نیمهرسانا، به řش ذرات هیبریدی منجر شد که به آنها پلاریتون میگویند. محققان با کنترل دقیق شرایط، با موفقیت پلاریتونها را وادار به تشکیل حالت ابرجامد کردند. چالشهای اثبات و مزایای روش جدید از آنجا که ابرجامدِ ساختهشده از نور پیش از این وجود خارجی نداشت، محققان با چالشهای جدی در اثبات و سنجش ویژگیهای این ماده جدید روبرو بودند.
با وجود این مشکلات، تیم علمی توانست نشان دهد که ماده حاصل هم ویژگیهای جامد (سازماندهی کریستالگونه) و هم ویژگیهای سیال (ویسکوزیته صفر) را دارد. دانشمندان معتقدند این نوع ابرجامد، برخلاف نمونههای مبتنی بر اتم، کنترل آسانتری دارد و پتانسیل بالاتری برای کاربردهای آینده فراهم میآورد. با این حال، آنها تأکید میکنند که برای درک کامل خواص و پتانسیلهای کامل این ماده کوانتومی، محاسبات و تجزیهوتحلیلهای گستردهتری ضروری است.
