Les scientifiques savent depuis des siècles que la lumière est composée d'ondes. Le fait que la lumière puisse aussi se comporter comme un liquide, ondulation et spirale autour d'obstacles comme le courant d'une rivière, est une découverte beaucoup plus récente qui fait encore l'objet de recherches actives. Les propriétés "liquides" de la lumière apparaissent dans des circonstances particulières, lorsque les photons qui forment l'onde lumineuse sont capables d'interagir les uns avec les autres.

Chercheurs du CNR NANOTEC de Lecce en Italie, en collaboration avec Polytechnique Montréal au Canada ont montré que pour une lumière "habillée" d'électrons, un effet encore plus dramatique se produit. La lumière devient superflue, montrant un écoulement sans friction lorsqu'il traverse un obstacle et se reconnecte derrière lui sans ondulations.

Daniele Sanvitto, diriger le groupe de recherche expérimentale qui a observé ce phénomène, déclare que « la superfluidité est un effet impressionnant, normalement observé uniquement à des températures proches du zéro absolu (-273 degrés Celsius), comme dans l'hélium liquide et les gaz atomiques ultrafroids. L'observation extraordinaire dans notre travail est que nous avons démontré que la superfluidité peut également se produire à température ambiante, dans les conditions ambiantes, en utilisant des particules de matière lumineuse appelées polaritons."

"Superfluidité, qui permet à un fluide en l'absence de viscosité de s'échapper littéralement de son récipient", ajoute Sanvitto, "est lié à la capacité de toutes les particules à se condenser dans un état appelé condensat de Bose-Einstein, également connu comme le cinquième état de la matière, dans laquelle les particules se comportent comme une seule onde macroscopique, oscillant tous à la même fréquence.

Quelque chose de similaire se produit, par exemple, dans les supraconducteurs :électrons, par deux, condenser, donnant naissance à des superfluides ou des super-courants capables de conduire l'électricité sans pertes."

Ces expériences ont montré qu'il est possible d'obtenir de la superfluidité à température ambiante, alors que jusqu'à présent cette propriété n'était réalisable qu'à des températures proches du zéro absolu. Cela pourrait permettre son utilisation dans de futurs dispositifs photoniques.

Stéphane Kéna-Cohen, le coordonnateur de l'équipe de Montréal, déclare :« Pour atteindre la superfluidité à température ambiante, nous avons pris en sandwich un film ultrafin de molécules organiques entre deux miroirs hautement réfléchissants. La lumière interagit très fortement avec les molécules lorsqu'elle rebondit entre les miroirs, ce qui nous a permis de former le fluide hybride lumière-matière. De cette façon, nous pouvons combiner les propriétés des photons telles que leur masse efficace à la lumière et leur vitesse rapide, avec de fortes interactions dues aux électrons au sein des molécules. Sous des conditions normales, un fluide ondule et tourbillonne autour de tout ce qui interfère avec son écoulement. Dans un superfluide, cette turbulence est supprimée autour des obstacles, faire en sorte que le flux continue son chemin sans altération".

"Le fait qu'un tel effet soit observé dans les conditions ambiantes", dit l'équipe de recherche, « peut déclencher une énorme quantité de travaux futurs, non seulement pour étudier les phénomènes fondamentaux liés aux condensats de Bose-Einstein avec des expériences sur table, mais aussi pour concevoir et concevoir de futurs dispositifs photoniques à base de superfluides où les pertes sont totalement supprimées et où de nouveaux phénomènes inattendus peuvent être exploités".

L'étude est publiée dans Physique de la nature .