Если провести небольшой эксперимент и скрестить лучи двух фонариков, то вы обнаружите, что ничего не произойдет (если, конечно, не считать повышенную яркость). Объясняется это тем, что фотоны света не взаимодействуют между собой, а скорее проходят друг через друга, как призраки. Но что, если бы это было не так и частицы света аналогично обычным атомам могли притягиваться и отталкиваться друг от друга? Вполне возможно, что в таком случае лучи света друг друга дополняли, сливаясь в единый мощный светящийся поток.
Это может показаться фантастикой, невозможной в условиях имеющихся у нас законов физики. Тем не менее специалисты из Массачусетского технологического института нашли способ, как заставить фотоны взаимодействовать между собой. Портал Science Daily описывает эксперимент, в рамках которого ученые смогли слепить между собой три частицы света, образовав таким образом совершенно новый вид света.
Аналогичные и успешные эксперименты проходили еще в 2013 году. Тогда ученым удалось зафиксировать взаимодействие пары фотонов. В новой же работе исследователей привлекла возможность связать три и более световые частицы. Они пропустили очень слабый лазерный луч сквозь облако ультрахолодных атомов рубидия и на выходе отметили, что фотоны объединены в пары и триплеты. В отличие от свободных фотонов, не имеющих массы и двигающихся со скоростью 300 000 километров в секунду, фотоны в эксперименте приобрели массу доли электрона и замедлились примерно в 100 тысяч раз.
Чтобы объяснить данный феномен, ученые разработали специальную физическую модель. По мнению исследователей, немногочисленные фотоны, проходя через плотное рубидиевое облако, перескакивают с одного атома на другой. При этом они становятся так называемыми поляритонами — наполовину фотонами, наполовину атомами. Они могут взаимодействовать между собой, соединяясь через свои атомные составляющие. На выходе из облака поляритоны вновь превращаются в фотоны, но сохраняют связь. То есть, можно сказать, «запоминают» свое физическое состояние внутри облака.
Ученые отмечают, что связанные фотоны можно рассматривать в качестве запутанных, что позволяет использовать их в оптоволокне и открывает новые возможности для передачи информации и квантовых вычислениях.
Исследователи надеются обнаружить и другие интересные формы взаимодействия фотонов, например, отталкивания или, возможно, даже образования правильных узоров и кристаллов.