Група фізиків продемонструвала, як світловий промінь може «пливти» проти течії квантової світлової рідини, порушуючи симетрію дії та протидії завдяки нереципрокним взаємодіям.
Зазвичай об'єкти в рухомих рідинах переміщуються разом із потоком, якщо не докладають значних зусиль для руху проти течії. Виявляється, світлові хвилі та фотони можуть поводитися подібно, однак для руху проти світлового потоку потрібен зовнішній вплив або активне споживання енергії.
Читайте також:
Корисна технологія. Вчені знайшли спосіб зберегти квантову заплутаність за кімнатної температури У новому дослідженні, опублікованому в журналі Physical Review A, група фізиків продемонструвала унікальний експеримент, у якому промінь світла «пливе» проти течії в квантовій світловій рідині, порушуючи класичний третій закон Ньютона та змінюючи вплив навколишніх сил.
Згідно з третім законом руху Ньютона, на кожну дію існує рівна за величиною та протилежна за напрямком протидія, що формує симетрію протидії. Однак ця симетрія може порушуватися за наявності нереципрокних взаємодій, коли один об'єкт впливає на інший інакше,
ніж той на нього. За таких умов внутрішні процеси здатні трансформуватися в сумарний імпульс. Попередні експерименти з рухом проти потоку ґрунтувалися на відриві вихорів, що підпорядковувався законам Ньютона, тоді як у новій роботі вперше використано нереципрокні взаємодії для безпосереднього порушення симетрії.
Для перевірки теорії вчені поєднали комп’ютерне моделювання, аналіз розсіювання та лабораторні експерименти. Вони спрямували два лазерні промені крізь спеціальний нелінійний кристал: один із них виконував роль рідини, а інший — «плавця». Змінюючи нахил променя-«рідини», дослідники керували швидкістю та напрямком потоку. У ході експерименту вузький лазерний промінь рухався у напрямку, протилежному до руху широкої оптичної «рідини». Цей нетривіальний процес пояснюється асиметричним проходженням «плавця» крізь середовище, що створює незвичні сили протидії завдяки невзаємності їхньої взаємодії.
Дослідники з’ясували, що рух проти течії виявляється інтенсивнішим за проміжних значень швидкості та густини рідини, а не за максимальних чи мінімальних показників. Хоча в роботі використовувався оптичний аналог квантової рідини, а не матеріальні середовища на кшталт ультрахолодних атомів чи рідкого гелію, отримані результати створюють потужну експериментальну платформу.
Автори наголошують, що це відкриття суттєво поглиблює розуміння нереципрокних взаємодій у квантовому режимі та прокладає шлях до створення нових квантових пристроїв з активними функціями.
Читайте також:
