Новий тип "активної матерії": за допомогою світла вчені порушили третій закон Ньютона

Згідно з третім законом Ньютона, на кожну дію діє рівна за силою та протилежна за напрямком протидія. У "потоці" квантового світла звичні закони фізики іноді перестають діяти. Вчені продемонстрували, що порушення третього закону Ньютона в таких умовах може бути корисним і відкриває нові способи керування квантовим світлом у різних пристроях. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review A, пише New Scientist.

Рух проти течії можливий, але для цього потрібна енергія. Фізики вирішили з’ясувати, чи може неактивний "плавець", який не витрачає енергію, рухатися проти течії.

Дослідники вивчали рух проти течії у квантовій системі. Вони використовували квантове світло для створення штучної "річки" та "плавця", який мав плисти проти течії.

Рідина з квантового світла була створена за допомогою лазерних променів, спрямованих на спеціальний кристал, до якого було прикладено електричну напругу. Це змусило фотони взаємодіяти між собою та сформувати систему, схожу на течію річки. Роль "плавця" в цій системі виконував ще один промінь квантового світла, якому надали форму одиночної хвилі.

Згідно з (третім законом Ньютона), "плавець" і "річка" мали б відчувати дію сил одного типу: або притягання, або відштовхування. Це схоже на те, як гравітація викликає взаємне притягання між нами та Землею.

Земля притягує нас донизу, а сама планета відчуває спрямоване вгору тяжіння з нашого боку. У цьому ж експерименті "плавець" відчував тяжіння з боку "річки", тоді як на "плавця" з боку "річки" діяла сила відштовхування. Це не було взаємною взаємодією, що порушувало третій закон Ньютона. У результаті виникла сила, яка штовхала "плавця" проти течії "річки".

Невзаємні взаємодії відіграють ключову роль у формуванні руху систем так званої "активної матерії". Це об’єкти, які споживають енергію для переміщення. Однак цей експеримент був зосереджений на об’єкті, який не споживає енергію, але при цьому отримує вигоду від не взаємних взаємодій. Таким чином, дослідження може допомогти створити новий тип "активної матерії".

Це нове досягнення може знайти застосування в пристроях, що використовують квантове світло. Такі пристрої широко застосовуються, наприклад, у системах зв’язку або під час квантової обробки інформації.

Інші новини науки

• Деякі фізики не вважають фантастикою технологію переміщення з надсвітловою швидкістю. Припускається, що інопланетяни вже створили варп-двигун.
• Аномалія на зворотному боці Місяця допомогла розгадати магнітну загадку супутника Землі.