На протяжении многих лет научное сообщество признает волновые свойства света, который распространяется от источника во всех направлениях до момента поглощения или отражения объектами. В последние годы было установлено, что при определенных условиях свет способен проявлять свойства жидкости, фактически огибая разные препятствия и восстанавливая свои исходные характеристики после их преодоления. Ранее подобные явления фиксировались исключительно в специфических лабораторных условиях — преимущественно в вакууме и при температурах, близких к абсолютному нулю. Тем не менее результаты последних исследований, проведенных учеными из Италии, Канады, Великобритании и Финляндии, свидетельствуют о том, что свет может находиться в еще одном экзотическом «сверхтекучем» состоянии. В данном режиме свет ведет себя подобно сверхтекучей жидкости с нулевым коэффициентом вязкости, позволяющим ему обтекать препятствия без какого-либо трения или сопротивления.

В таком случае сверхтекучий свет, огибающий предметы, абсолютно не подвергается искажениям. И что самое примечательное, данный эффект может наблюдаться при комнатной температуре и при нормальном атмосферном давлении.

Физика этого явления еще не до конца изучена и понятна ученым. А получение сверхтекучей формы света происходит при помощи тонкого слоя органических молекул определенного вида, размещенного между двух зеркал, обладающих сверхвысокой отражательной способностью.

“Путем некоторых ухищрений нам удалось объединить основные свойства фотонов – их малую эффективную массу и высокую скорость движения с сильными взаимодействиями, которые возникают в молекулах из-за движения электронов” – пишут исследователи, – “Обычная жидкость во время движения немного колеблется и закручивается тогда, когда что-то вмешивается в ее поток. В потоке сверхтекучей жидкости в таком же случае не образуется никаких возмущений, поток такой жидкости всегда однороден”.

Состояние сверхтекучести считается учеными в качестве пятой формы материи. Одним из ярких примеров такого состояния материи является конденсат Бозе-Эйнштейна, который, как это ни парадоксально, одновременно обладает признаками жидкости, твердого тела и облака газа.

Пока еще тяжело сказать, к каким практическим результатам может привести сделанное открытие. Но ученые считают, что подобные принципы воздействия на материю могут быть использованы для создания новых сверхпроводящих материалов, материалов, проводящих электрический ток без сопротивления при комнатной температуре. Помимо этого, явление сверхтекучести фотонов может быть использовано в фотоэлектрических приборах следующего поколения, таких, как лазеры, светодиоды, солнечные батареи и фотогальванические элементы других типов.

Для любознательных

Сегодня в мире активно изучается поведение структурных световых пучков, включая так называемые «сверхгибкие» или закрученные фотоны, способные огибать препятствия — это не совсем поток в обычном смысле, а скорее оптические вихри или пучки с орбитальным моментом импульса (ОМИ). Такие фотоны ведут себя не как обычные лучи света, а как волны, закрученные в спираль, что позволяет им «обтекать» объекты и сохранять форму при распространении. Это свойство делает их перспективными для квантовой связи, микроскопии и оптических пинцетов.

В России:

Группа физиков из Томского государственного университета (ТГУ) и Томского политехнического университета (ТПУ) ведёт передовые исследования в области генерации и управления «закрученными» фотонами. В 2026 году они опубликовали теорию, описывающую рождение фотонов в квантовой суперпозиции закрученных мод при прохождении ультрарелятивистских электронов через многочастотный ондулятор — сложную магнитную структуру.

Исследователи:

• Олег Богданов, Петр Казинский, Владислав Рякин (ТГУ)
• Сергей Брагин (ТПУ)

Их работа, опубликованная в журнале Radiation Physics and Chemistry, показала, что фотоны рождаются не в одном чистом состоянии, а в сложной суперпозиции мод, что открывает путь к управлению их «закрученностью» и направлением — то есть, по сути, к созданию «гибких» световых потоков.

Также активно работает Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (Новосибирск), где изучают синхротронное излучение и разрабатывают сверхпроводящие вигглеры — устройства, усиливающие интенсивность излучения, в том числе с нестандартными пространственными характеристиками.

В мире:

• University of Glasgow (Великобритания) — лаборатория профессора Майлза Паджетта и Рональда Спироу долгое время работает с орбитальным моментом света, применяя его в квантовых экспериментах и связи.
• Max Planck Institute for the Science of Light (Германия) — здесь изучают структурированные световые поля, включая бесселевы и эйри-пучки, способные самовосстанавливаться после препятствий.
• Harvard University (США) — исследуют метаповерхности для управления ОМИ фотонов на наноуровне.
• National University of Singapore — развивает приложения закрученного света в квантовой криптографии.

Почему это важно?

Такие «гибкие» фотоны могут:

• передавать больше информации за счёт кодирования в орбитальном моменте,
• использоваться в оптических пинцетах для вращения микрочастиц,
• улучшать разрешение микроскопии,
• создавать квантовые каналы связи, устойчивые к помехам.

Таким образом, хотя термин «сверхгибкий поток фотонов» не является строгим научным понятием, он хорошо описывает направление исследований, в котором Россия — особенно томские и новосибирские учёные — играет одну из ведущих ролей.