Wetenschappers weten al eeuwen dat licht uit golven bestaat. Het feit dat licht zich ook als vloeistof kan gedragen, kabbelend en spiraalvormig rond obstakels zoals de stroming van een rivier, is een veel recentere bevinding die nog steeds onderwerp is van actief onderzoek. De "vloeibare" eigenschappen van licht ontstaan ​​onder bijzondere omstandigheden, wanneer de fotonen die de lichtgolf vormen met elkaar kunnen interageren.

Onderzoekers van CNR NANOTEC van Lecce in Italië, in samenwerking met Polytechnique Montreal in Canada hebben aangetoond dat voor licht "aangekleed" met elektronen, er treedt een nog dramatischer effect op. Licht wordt supervloeibaar, het tonen van wrijvingsloze stroming bij het over een obstakel stromen en daarachter weer aansluiten zonder rimpelingen.

Daniele Sanvitto, het leiden van de experimentele onderzoeksgroep die dit fenomeen heeft waargenomen, stelt dat "Superfluïditeit een indrukwekkend effect is, normaal alleen waargenomen bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt (-273 graden Celsius), zoals in vloeibaar helium en ultrakoude atomaire gassen. De buitengewone observatie in ons werk is dat we hebben aangetoond dat superfluïditeit ook kan optreden bij kamertemperatuur, onder omgevingsomstandigheden, met behulp van licht-materiedeeltjes genaamd polaritonen."

"Supervloeibaarheid, waardoor een vloeistof in afwezigheid van viscositeit letterlijk uit de container kan lekken", voegt Sanvitto toe, "is gekoppeld aan het vermogen van alle deeltjes om te condenseren in een toestand die een Bose-Einstein-condensaat wordt genoemd, ook bekend als de vijfde toestand van materie, waarin deeltjes zich gedragen als een enkele macroscopische golf, oscilleren allemaal op dezelfde frequentie.

Iets soortgelijks gebeurt, bijvoorbeeld, in supergeleiders:elektronen, in paren, condenseren, waardoor supervloeistoffen of superstromen ontstaan ​​die elektriciteit kunnen geleiden zonder verliezen."

Deze experimenten hebben aangetoond dat het mogelijk is om superfluïditeit te verkrijgen bij kamertemperatuur, terwijl deze eigenschap tot nu toe alleen haalbaar was bij temperaturen dichtbij het absolute nulpunt. Dit zou het gebruik ervan in toekomstige fotonische apparaten mogelijk kunnen maken.

Stéphane Kena-Cohen, de coördinator van het Montreal-team, stelt:"Om superfluïditeit bij kamertemperatuur te bereiken, we hebben een ultradunne film van organische moleculen tussen twee sterk reflecterende spiegels geplaatst. Licht interageert zeer sterk met de moleculen terwijl het heen en weer kaatst tussen de spiegels en dit stelde ons in staat om de hybride licht-materie vloeistof te vormen. Op deze manier, we kunnen de eigenschappen van fotonen combineren, zoals hun effectieve lichtmassa en hoge snelheid, met sterke interacties als gevolg van de elektronen in de moleculen. Onder normale omstandigheden, een vloeistof rimpelt en wervelt rond alles wat de stroom ervan verstoort. In een superfluïde, deze turbulentie wordt onderdrukt rond obstakels, waardoor de stroom ongewijzigd zijn weg vervolgt".

"Het feit dat een dergelijk effect wordt waargenomen onder omgevingsomstandigheden", zegt het onderzoeksteam, "kan een enorme hoeveelheid toekomstig werk aanwakkeren, niet alleen fundamentele verschijnselen met betrekking tot Bose-Einstein-condensaten te bestuderen met tafelexperimenten, maar ook om toekomstige op fotonische superfluïde gebaseerde apparaten te bedenken en te ontwerpen waar verliezen volledig worden onderdrukt en nieuwe onverwachte fenomenen kunnen worden uitgebuit".

De studie is gepubliceerd in Natuurfysica .