Физики из нескольких научных центров США (включая Массачусетский технологический институт и Калифорнийский технологический институт) обнаружили в ходе экспериментов с лазерным лучом взаимодействие фотонов, которое позволяет говорить о формировании ранее неизвестного состояния материи. В своей работе, опубликованной журналом Nature, ученые пишут о создании нелинейной квантовой среды, в которой фотоны распространяются как массивные и притягивающиеся друг к другу частицы. Краткое изложение приводит (со ссылкой на материалы Гарвардского университета) PhysOrg.
Исследователи использовали вакуумную камеру с атомами рубидия. При помощи так называемого лазерного охлаждения температуру атомов удалось снизить практически до абсолютного нуля, а затем через облако из рубидиевых атомов пропускали очень слабые лазерные импульсы. Наблюдения показали, что в такой необычной среде фотоны распространяются с меньшей скоростью (что, как подчеркивают ученые, вполне предсказуемо, скорость света в любом веществе падает) и при этом притягиваются друг к другу. Продвижение через рубидиевое облако пары фотонов может быть описано как движение двухатомной молекулы: подобное поведение света ранее предсказывали теоретически, но его пока что не удавалось наблюдать на практике.
Михаил Лукин, один из авторов исследования, объясняет эффект ридберговской блокадой или дипольной блокадой атомов. Смысл этого давно известного явления заключается в том, что возбужденный атом мешает соседним атомам поглотить такой же квант, поэтому поглощение кванта возможно только на некотором расстоянии. Именно взаимодействие с атомами объясняет необычное поведение фотонов, говорит Лукин: сами частицы не приобрели вдруг массы или электрического заряда.
Термин «материя» определен достаточно плохо (так как точное определение такой категории в общем-то физикам и не нужно), однако чаще всего в физике под материей понимается все, что состоит из кварков и лептонов. Эти частицы, с одной стороны, не являются квантами полей, а с другой - имеют массу. Согласно такому определению то, что получили исследователи, можно назвать «состоянием материи» только с оговоркой.