レーザー光を超固体に変換することに成功

レーザー光と物質が結びついて、固体のように規則正しく並びながら、液体のように粘性なく流れる――そんな不思議な現象が先端研究で実現しました。

イタリアのパヴィア大学（Università degli Studi di Pavia） で行われた研究によって、光と物質が融合した粒子（励起子ポラリトン）が、結晶のような規則正しい配置と超流動（粘性ゼロ）の両方の性質を示す「超固体」として観測されました。

超固体の存在は約50年前から理論的に予測され、近年は超低温の原子を用いた実験などでその兆候が確認されていましたが、今回の成果は光（フォトン）と物質（励起子）が結合した新しいプラットフォーム上で、超固体の性質を明確に実証した点で大きな前進となりました。

この革新的な現象は、量子技術や超伝導など最先端の研究分野に新たな可能性をもたらすと期待され、私たちの固体と液体に対する常識を覆すその姿は、一体どんな未来を示しているのでしょうか？

研究内容の詳細は『Nature』にて発表されました。

半世紀越しの夢「超固体」を光で作り出す

私たちが中学校などで学ぶように、「固体」は粒子が規則正しく並び、「液体」や「気体」ではその並びが崩れているとされています。

ところが理論的には、粒子が固体のようにきれいに配列された構造（結晶構造）を保ちながら、同時に超流動（ほとんど摩擦なく動く）する“超固体”が存在しうると予想されてきました。

実際、極低温の原子気体（ボース＝アインシュタイン凝縮）を使ったり、反射率の高い鏡で光を閉じ込める装置（高フィネス光学キャビティ）を使ったり、粒子のスピンと運動量が影響し合う（スピン軌道相互作用）系を作ったりすることで、超固体の性質が観察される例が報告されています。