Световой луч «поплыл» против течения в квантовой жидкости, бросив вызов законам физики

В мире классической механики движение против потока всегда требует затрат энергии – лодка сжигает топливо, рыба работает плавниками. Однако группа физиков опубликовала в журнале Physical Review A результаты эксперимента, где луч света самостоятельно устремляется вверх по течению созданной им же оптической реки.

Световой луч «поплыл» против течения в квантовой жидкости, бросив вызов законам физики

Исследователи работали не с материей вроде жидкого гелия или ультрахолодных атомов, а с их точным аналогом – нелинейной кристаллической средой, которая вела себя как квантовая жидкость для фотонов. Направляя два лазерных импульса через этот кристалл, ученые создали сцену: один широкий пучок имитировал бурный поток, а второй, узкий, играл роль активного объекта или «пловца».

Когда исследователи наклоняли среду, создавая поперечное течение, они ожидали увидеть стандартную картину: объект должен подхватываться потоком и смещаться вниз. Вместо этого произошло обратное. Узкий луч-свидетель начал двигаться навстречу набегающей волне.

Секрет кроется в нарушении симметрии действия и противодействия, известной как третий закон Ньютона. В обычных условиях силы равны. Здесь же проявились так называемые нереципрокные взаимодействия. Один объект влияет на соседа иначе, чем тот на него.

«Пловец деформирует жидкость асимметрично, – поясняют авторы статьи. – Эта искаженная среда оказывает на него ответную силу, вектор которой направлен строго против основного течения».

Эксперименты выявили еще одну странность. Скорость движения вспять оказалась максимальной не при экстремальных значениях плотности или скорости потока, а при средних показателях. Слишком вязкая или слишком быстрая среда останавливала эту аномалию.

Важно отметить, что это была оптическая симуляция, а не работа с реальным конденсатом Бозе – Эйнштейна. Тем не менее, платформа дает уникальный инструмент для изучения активных систем. В будущем такие принципы позволят создавать квантовые устройства нового типа, где частицы перемещаются без внешних двигателей, используя лишь внутренние свойства среды.

Читайте также

Коллапс течений Атлантики может привести к резкому росту цен на продукты

Коллапс течений Атлантики может привести к резкому росту цен на продукты

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

«Огненная амеба» живет при температуре выше 60°C

«Огненная амеба» живет при температуре выше 60°C

Алгоритм iEC точно картирует потоки информации в живом мозге

Алгоритм iEC точно картирует потоки информации в живом мозге

Палеодиктион: ученые определили авторов таинственных шестиугольных окаменелостей

Палеодиктион: ученые определили авторов таинственных шестиугольных окаменелостей

На Большом адронном коллайдере обнаружили квантовую запутанность Z-бозонов

На Большом адронном коллайдере обнаружили квантовую запутанность Z-бозонов

Физики хотят использовать гибридные частицы света в сверхбыстрых оптических чипах

Физики хотят использовать гибридные частицы света в сверхбыстрых оптических чипах

Ученые впервые перевезли антипротоны на грузовике

Ученые впервые перевезли антипротоны на грузовике

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Как ученые на «Конкорде» устроили погоню за солнечным затмением и растянули семь минут до 74

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

ИИ TANGO учит гуманоидных роботов преодолевать офисную полосу препятствий

ИИ TANGO учит гуманоидных роботов преодолевать офисную полосу препятствий

Гарнитура Modius Spero лечит посттравматическое стрессовое расстройство

Гарнитура Modius Spero лечит посттравматическое стрессовое расстройство

Greenworks представила мойки высокого давления PW5130 и PW3140

Greenworks представила мойки высокого давления PW5130 и PW3140

Apple разрабатывает фитнес-браслет без экрана для конкуренции с Whoop

Apple разрабатывает фитнес-браслет без экрана для конкуренции с Whoop