Тармаз квантовага свету: святло робіць тое, чаго ад яго не чакалі фізікі

• 13.07.2026, 10:27

Фундаментальныя прынцыпы працы святла працягваюць здзіўляць вучоных.

Вядома, што святло надае часціцам энергію, што прыводзіць да іх нагрэву або спрыяе іх руху. Цяпер жа фізікі выявілі тое, чаго не чакалі: святло дзейнічае як нябачны тармаз у квантовым свеце. Даследаванне апублікавана ў часопісе Nature, піша ScienceAlert.

Мэтай даследавання было больш дэталёва вывучыць квантовае трэнне. Гэта трэнне ўзнікае пры ўзаемадзеянні калябаючыхся электрычных зарадаў унутры цвёрдага матэрыялу з малекуламі навакольнай вадкасці.

Квантовае трэнне — нядаўна адкрытая з’ява, і вучоныя толькі пачынаюць разумець, на што яно здольнае. Пакуль што вядома, што квантовае трэнне адрозніваецца ад стандартнага тым, што дзейнічае на ўзроўні электронаў. Фізічны кантакт не патрабуецца: трэнне выклікаюць калябаючыся электрычныя зарады, якія ўзаемадзейнічаюць.

Для даследавання фізікі змясцілі флуарэсцэнтныя вугляродныя нанатрубкі, у 100 000 разоў танчэйшыя за чалавечую валасіну, у водны раствор. Аналіз паказаў, што пры даданні святла нанатрубкі паводзілі сябе так, нібыта яны рухаліся ў больш вязкай вадкасці. Прасцей кажучы, нанатрубкі рухаліся значна павольней у вадзе пры моцным апрамяненні святлом. Чым ярчэй было святло, тым павольней рухаліся часціцы ў вадкасці. Па сутнасці, святло дзейнічае як тармаз у квантовым свеце, кажуць фізікі. І гэта, прынамсі часткова, звязана з квантовым трэннем.

Калі нанатрубкі ззялі і запавольваліся пад уздзеяннем святла, ўнутры іх утвараліся эксітоны. Гэта парныя квазічасціцы, што складаюцца з электрона і «дзіркі» на месцы былога электрона. Гэтыя эксітоны ўзаемадзейнічаюць з навакольнымі малекуламі вады, перадаючы імпульс. Менавіта рухомасць эксітонаў стварае гэты запавольвальны эфект пад уздзеяннем святла, вызначылі фізікі.

Па меры таго як рухомыя электрычныя зарады ўнутры нанатрубкі ўзаемадзейнічаюць з малекуламі вады, усё запавольваецца — і гэта нечакана. Гэтае адкрыццё паказвае, наколькі размытая мяжа паміж фізікай цвёрдых целаў і фізікай вадкасцей на квантовым узроўні. Гэта яшчэ адно праяўленне дзіўнасці квантовай механікі.

Паводле вучоных, практычнае прымяненне атрыманых вынікаў стане магчымым, калі даследчыкі змогуць кантраляваць трэнне з дапамогай святла. У якасці прыкладаў фізікі прыводзяць кіраванне рухам нанаробатаў у вадкасці і дакладнае змяненне ўмоў хімічных рэакцый.