Επιστήμονες κατάφεραν να κάνουν μια δέσμη φωτός να κινηθεί αντίθετα στη ροή ενός κβαντικού ρευστού φωτός, παραβιάζοντας τη συμμετρία δράσης-αντίδρασης που περιγράφει ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα. Η σχετική μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Physical Review A», αποδεικνύει πώς οι μη αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις μπορούν να δημιουργήσουν ενεργή κίνηση σε κβαντικά συστήματα.
Μη αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις και κίνηση
Στη φυσική, όταν ένα σώμα κινείται μέσα σε ένα ρέον περιβάλλον, παρασύρεται από τη ροή εκτός αν καταναλώσει ενέργεια. Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα ορίζει ότι για κάθε δράση υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Ωστόσο, όταν εκδηλώνονται μη αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις, ένα αντικείμενο επηρεάζει ένα άλλο με διαφορετικό τρόπο από ό,τι επηρεάζεται από αυτό. Η απουσία αυτής της συμμετρίας επιτρέπει τη μετατροπή των εσωτερικών αλληλεπιδράσεων σε καθαρή ορμή.
Πειραματική διάταξη και παρατηρήσεις
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε δύο λέιζερ μέσα σε έναν μη γραμμικό κρίσταλλο. Η μία δέσμη προσομοίωνε το ρευστό και η άλλη το κινούμενο σώμα. Ρυθμίζοντας την κατεύθυνση και την ταχύτητα του ρευστού, οι φυσικοί παρατήρησαν ότι η στενή δέσμη φωτός κινούνταν αντίθετα στη ροή του ευρύτερου οπτικού ρευστού.
Η κίνηση αυτή οφείλεται στο ότι το κινούμενο φως ανασχηματίζει το ρευστό γύρω του με ασύμμετρο τρόπο. Η ένταση του ρευστού γίνεται μεγαλύτερη στη μία πλευρά, ασκώντας δύναμη που σπρώχνει τη δέσμη αντίθετα στη ροή. Το φαινόμενο εμφανίστηκε εντονότερο σε ενδιάμεσες τιμές ταχύτητας και πυκνότητας του ρευστού.
Η σημασία για το μέλλον
Αν και το πείραμα βασίστηκε σε ένα οπτικό ανάλογο κβαντικού ρευστού και όχι σε υλικά κβαντικά συστήματα, τα ευρήματα προσφέρουν ένα νέο πεδίο μελέτης. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών ανοίγει τον δρόμο για το σχεδιασμό νέων κβαντικών συσκευών με αυτόνομες, ενεργές λειτουργίες.
