Почему свет обтекает преграду без трения ✛

Оригинал: "Three-observable measurement of the critical velocity in a paraxial superfluid of light flowing past a mobile impurity"
arXiv:2609.03948v1 · 2026-09-03 · CC BY 4.0 · 1 мин
В лаборатории свет вели себя как вода, которая не встречает сопротивления.

Обычная вода при обтекании камня тормозится: часть энергии уходит на трение и завихрения. А сверхтекучая жидкость, например жидкий гелий при температуре ниже двух градусов от абсолютного нуля, течёт без всякого трения. В парижской лаборатории такое же поведение увидели у света: лазерный пучок пропустили через горячий газ, и он обтекал преграду, не теряя энергии.

Сверхтекучесть — это течение совсем без трения. Жидкость может вечно кружить по замкнутому кольцу, не замедляясь.

Свет заставили течь по узкому каналу: один лазерный пучок создавал саму жидкость, а второй, более узкий, служил подвижной преградой. Пока скорость течения была маленькой, свет огибал преграду плавно. Но когда скорость превысила определённый порог, за преградой начали появляться вихри — маленькие завихрения, как водовороты за камнем в быстром ручье.

Этот порог и есть критическая скорость сверхтекучести. Раньше её измеряли по одному признаку, и результаты слегка расходились. Теперь учёные следили сразу за тремя вещами: сколько вихрей родилось, с какой силой поток давит на преграду и насколько сама преграда смещается. Все три способа дали один и тот же ответ: критическая скорость оказалась ниже, чем предсказывал старый расчёт, и уменьшалась, если преграду делали больше. Это значит, что свет можно использовать как удобную модель для изучения сверхтекучести, а метод тройной проверки пригодится в опытах с другими квантовыми жидкостями.

Сверхтекучий свет в этом эксперименте течёт со скоростью всего около 0.0056 радиана, что соответствует углу наклона луча примерно в треть градуса. При этом критическая скорость достигается уже при наклоне в десятую долю градуса.

Идея света, ведущего себя как жидкость без трения, перекликается с концепцией «жидкого света» из научной фантастики, например, в романе Грега Игана «Лестница Шильда», где вакуум обладает нетривиальными оптическими свойствами.

Понятия
скорость сверхтекучесть завихрённость скорость света закон Бернулли поток массовый расход жидкость задача трёх тел пары рубидия принцип постоянства скорости света поток вихри в сверхтекучей жидкости поле скоростей нарушение лоренц-инвариантности турбулентность влажность препятствие чистота жидкая вода