В своей нормальной форме фотоны не имеют массы, движутся со скоростью света и никак не взаимодействуют друг с другом. Однако несколько лет назад было открыто явление «фотонных молекул» – структур, которые состоят как бы из пары фотонов. В Массачусетском технологическом институте поставили эксперимент по генерации таких молекул в идеальных условиях и получили «фотонные триплеты», которые можно условно назвать новой формой вещества и света одновременно.
Облако рубидия охладили практически до абсолютного нуля, чтобы атомы вещества стали почти неподвижны, после чего направили туда очень слабый лазерный луч. Он излучает всего несколько фотонов за вспышку, которые удобно отслеживать. И оказалось, что на выходе из облака фотоны группировались по 2 или 3, приобретали массу, пусть и ничтожную, и замедлялись из-за этого в 100000 раз.
Параметр фазы, коэффициента взаимодействия фотонов, у триплетов оказался втрое больше, чем у фотонных пар – они действительно не случайно «слиплись», а действовали как единая структура. Ученые предположили, что при прохождении через облако атомов фотоны подвергались некоему воздействию и превращались в «поляритоны». Это термин из квантовой теории, частица с признаками света и материи одновременно, поэтому она может взаимодействовать с подобными себе.
Поляритоны сохраняли свои свойства и за пределами облака рубидия, но их детальное поведение – вопрос следующих экспериментов. Пока же ученые пытаются включить это открытие в существующие рамки понимания мира. Если есть «пространство-время», то может ли быть «материя-свет»? И если поляритоны можно описать по правилам квантового исчисления, то есть ли шанс использовать их в квантовых компьютерах и аналогичных прикладных системах будущего?