في وعاء بحجم عملة معدنية، يتصرف الضوء مثل الماء: فهو يتجمع في سائل كمومي واحد. وعند إضافة الطاقة إليه، تتشكل في هذا السائل دوامات من تلقاء نفسها — دوامات كمومية. كل دوامة تشبه دوامة مائية صغيرة لا يمكن أن تختفي ببساطة.
أضاء الفيزيائيون هذا السائل بالليزر والتقطوا صورًا لحظية. واتضح أن الدوامات تظهر في أماكن عشوائية وتدور في اتجاهات عشوائية — مثل تموجات على بركة أُلقي فيها عدة حصى. ويزداد عدد الدوامات مع قوة الضخ، وهذا النمو يخضع لنفس القانون الذي يخضع له تجمد الماء في قشرة جليدية.
عندما تكثر الدوامات، تتغير حركتها الجماعية. تُظهر خريطة سرعات السائل أن الطاقة تنتقل من الدوامات الكبيرة إلى الصغيرة وفق قانون قوة صارم. هذه سمة كلاسيكية للاضطراب، شوهدت لأول مرة في سائل كمومي من الضوء في درجة حرارة الغرفة.
الآن لدى الباحثين طريقة لتتبع ولادة وحركة كل دوامة على حدة. سيساعد هذا في فهم كيف يتحول النظام إلى فوضى في أنظمة مختلفة تمامًا — من الهيليوم فائق السيولة إلى الكون المبكر.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.22719
Quantized vortices are fundamental topological excitations of quantum fluids. We report single-shot interferometric measurements of spontaneous vortex nucleation in a room-temperature organic exciton-polariton condensate. From hundreds of independent realizations we find random vortex-core positions and unbiased circulation, consistent with intrinsically stochastic, unpinned defect formation. The mean vortex number scales with pump power above threshold with an exponent consistent with Kibble-Zurek freeze-out in a driven-dissipative condensate. Using reconstructed phase maps we obtain single-shot flow fields, compute the incompressible component, and extract kinetic-energy spectra. Vortex-containing realizations develop a robust Kolmogorov-like segment with Einc(k) proportional to k^(-5/3) over a finite k range, indicating the onset of turbulent spectral scaling in a quantum fluid of light. These results establish single-shot access to phase and flow as a direct route to quantifying stochastic defect formation and emerging turbulence in polariton condensates.
لا يمكن رؤية الدوامة الكمومية في سائل الضوء بالعين المجردة: فهي أصغر من سمك شعرة الإنسان، لكن سرعة دورانها قد تصل إلى مليارات الدورات في الثانية.