「光を凍結」とか言ってる論文

超固体とは、直感に反する物質相であり、その構成粒子は結晶構造に配列されているが、摩擦なく自由に流動できる。そのためには、粒子が全体的なマクロ相を共有しながら、自発的な空間自己組織化によって総エネルギーを削減できることが必要である。物質の超固体相の存在は、50年以上前に推測されていた1、2、3、4。しかし、説得力のある実験的証拠が得られたのがごく最近のことで、主に電磁場と結合した超低温原子ボーズ・アインシュタイン凝縮体 (BEC) が使用されている。そこでは、高フィネス空洞5、6に結合された原子、大きな磁気双極子モーメント7、8、 9 、 10、11、12、13、およびストライプ相14、15、16を示すスピン軌道結合した 2 成分システムを使用して、さまざまな形態の超固体が作成されました。ここでは、フォトニック結晶導波路で実現された、非常に低い損失で連続体 (BiC) 内のトポロジー的に非自明な束縛状態に凝縮された励起子-ポラリトンに基づく、駆動散逸非平衡コンテキストでの超固体相の新しい実装の実験的証拠を示します。私たちは、並進対称性の破れを示すポラリトン状態の密度変調を、1000 分の 1 の精度で測定します。波動関数の位相に直接アクセスすることで、超固体の局所的なコヒーレンスも測定できます。私たちは、フォノンダイナミクスとマルチモード励起スペクトルをホストする合成フォトニック材料の可能性を実証します。

凍結は液体が固体に変化するプロセスであることは誰もが知っていますが、信じられないかもしれませんが、イタリアの科学者チームが光を「凍結」することに成功しました。彼らは初めて、光を「超固体」のように動作させました。ナノテクノロジストと物理学者からなる科学者グループは、一般の人々に知られている科学を変えました。

この新たな発見は、 3月5日にネイチャージャーナル誌に掲載されました。「光子を使って作られた超固体」と題されたこの研究は、超固体が、超流体の摩擦のない流れと秩序だった構造を組み合わせた物質のユニークな相であることを明らかにしました。

これまでは、超低温原子の凝縮体でのみ達成されていました。光子における超固体状態の観測は、その謎を解明するための新たな窓を提供します。

ニューズウィークが引用したように、イタリアを拠点とする物理学者、CNRナノテック社のアントニオ・ジャンファテ氏とパヴィア大学のダヴィデ・ニグロ氏は研究概要の中で「これは超固体の理解の始まりに過ぎない」と書いています。

通常の凍結は、液体の温度が凝固点まで下がると分子の動きが遅くなり、結晶構造に集まることで起こります。これが物理法則を理解する方法です。

しかし、研究者たちは驚くべきことを成し遂げた。彼らは「絶対零度に近い温度では、原子の量子力学的性質が現れ、物質の異相が現れる」と説明しました。

1960年代に初めて予測され、2017年にマサチューセッツ工科大学とスイスのETHチューリッヒの科学者によって初めて示された超固体は、そのような奇妙な相の一例です。

「我々は、これらの条件がフォトニック半導体プラットフォーム（光子が電子と同様に伝導される）で達成され、写真が超固体として動作できるようになるかどうかを調査することにした」と2人は付け加えました。

彼らはボーズ・アインシュタイン凝縮（BEC）について、超流動状態とは、大部分の粒子が同時に最低エネルギーの量子状態を占める状態であると説明しました。

BEC は、通常絶対零度 (0 K、-273.15°C、または -459.67°F) 付近の極低温で発生する物質の状態です。これらの温度では、ボソン (整数スピンを持つ粒子) のグループが同じ量子状態を占め、単一のエンティティとして動作します。

しかし科学者らは、写真の総数がさらに増加すると、光子のペアが隣接する状態に押し出され、システムのエネルギーが低下すると述べた。

「これらの光子は、波数がゼロではないが同じエネルギー（等エネルギー）を持つ衛星凝縮体を形成する」と研究者らは説明し、「超固体状態が出現し、超固体状態の特徴であるシステム内の光子密度の空間変調が発生する」と結論付けた。

科学者たちは、純粋な光を凍結させることに成功しました。この画期的な成果は、WIO Newsの記事で報告されており、光を極低温まで冷却し、その動きを止める技術が用いられました。この実験は、光の性質を深く理解するための新たな道を開く可能性があり、量子コンピューティングや通信技術の進歩に寄与するかもしれません。詳細な方法や応用については、さらなる研究が必要とされています。