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These images show the difference between the superfluid regime (left) of light and the turbulent regime (right), which is above the critical velocity. Image credit: Leboeuf and Moulieras.


引自科學網
超流液體(Superfluidity)很神奇，因沒有摩擦力，它能以零阻力通過微管，而且會沿著容器壁向上流，甚至在表面形成一層液體薄膜。人們據此推測，神奇的超流光也可能存在，只是至今未能得到證實。Phys Org.com報導，法國一個研究小組提出了一項實驗，從理論上證明了光也能實現超流性傳播。他們的研究發表在近期的《物理評論快報Physical Review Letters》上。
 
超流性是指流體在一定的臨界速度下具有零阻力或零黏度，但超過此速度其超流性就會消失。比如液氦，當氦被冷卻，某些原子達到它們的最低能量態時，這些原子的量子波會發生重疊，形成玻色—愛因斯坦凝聚態(Bose-Einstein condensate)，這時所有的原子成為一個大原子，就能在宏觀尺度證明它們的量子特性。此前尚沒有明確證據顯示，光在介質中傳播也存在超流臨界速度。
 
法國南巴黎大學(the University Paris-Sud)與法國國家科學研究中心(CNRS, Centre National de la Recherche Scientifique)的派崔希•利比夫(Patricio Leboeuf)和西蒙•毛利羅斯(Simon Moulieras)描述了如何在其設計的實驗中觀察到超流光，並認為光在非線性介質中存在超流臨界速度。從動力學的觀點來看，光通過非線性介質傳播時，在縱向方向能直接沿著波導傳播，而在橫向方向能透過相鄰波導傳播，這在形式上就相當於一種玻色氣體。
 
當一束光脈衝以不同的速率通過光導陣列時，在空節處如果光被散射，就意味著產生了阻力，如果光通過了空節而沒有改變形狀，就沒有阻力，也就是說光在做超流運動。通過計算，他們證實了在一定的低速率下，光的橫向運動是零阻力超流動。當速率提高時，阻力過程就發生了，破壞了光波的一體性，超流現象也就隨之消失。
 
利比夫和毛利羅斯準備在法國的光子與奈米結構實驗室（LPN, the Laboratoire de Photonique et de Nanostructures）實施他們提出的試驗，並計畫進一步研究超流光和基本的光量子理論之間的關係以及超流光與玻色—愛因斯坦凝聚間的關係。他們預測，超流性是光的普遍屬性，並不限於實驗設計的波導陣列中。
 
利比夫說，任何材料中都含有雜質，這些雜質會形成光散射，而超流光能夠通過混雜的介質傳播卻不會散射。（來源：科技日報 常麗君）

Phys Org.com原文報導
Physicists show that superfluid light is possible
October 27, 2010 by Lisa Zyga

Physical Review Letters原文論文
Superfluid Motion of Light
Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques, CNRS, Université Paris Sud, UMR8626, 91405 Orsay Cedex, France
Patricio Leboeuf and Simon Moulieras