Полностью новый тип источника света конденсат Бозе-Эйнштейна

Создатели фотонного конденсата Бозе-Эйнштейна (слева направо): Юлиан Шмитт (Julian Schmitt), Ян Клерс, Франк Февингер (Frank Vewinger) и Мартин Вайтц (Martin Weitz) (фото Volker Lannert/ Universität Bonn).

Полностью новый тип источника света  конденсат Бозе-Эйнштейна. Физикам из университета Бонна удалось создать уникальные условия, при соблюдении которых стало возможным получение абсолютно нового типа источника света, который ранее существовал только в теории. Этот источник является ничем иным, как конденсатом Бозе-Эйнштейна, состоящим из фотонов, своеобразным супер-фотоном. Это открытие может привести к появлению новых классов оптических приборов, по свойствам напоминающих лазеры, работающие в рентгеновском диапазоне, и к разработке на их основе более мощных компьютерных оптических процессоров.
Впервые конденсат Бозе-Эйнштейна был получен в 2001 году группой американских физиков, ставших в связи с этим лауреатами Нобелевской премии в области физики. Атомы рубидия, охлажденные до сверхнизких температур, составляющих миллионные доли градуса выше абсолютного нуля, концентрировались в очень маленьком замкнутом объеме. При достижении некоторого порога плотности эти частицы исчезли, превратившись в конденсат Бозе-Эйнштейна, поведение которого соответствует поведению одной единственной огромной супер-частицы.

Такой подход должен сработать и для фотонов света, но тут возникает одна проблема, когда фотоны «охлаждаются», они попросту исчезают. Но, можно сказать, Боннским ученым удалось реализовать невозможное — «охладить» фотоны света и сконцентрировать их в малом объеме. Добиться этого им удалось, применив два зеркала, имеющих очень высокий коэффициент отражения. Фотоны света, попав в плоскость, перпендикулярную плоскостям этих зеркал, больше никогда не покидали этого объема, колеблясь между зеркалами взад-вперед. В пространство между зеркалами были выпущены молекулы вещества-пигмента, которые при столкновении поглощали фотоны и тут же испускали их вновь, но уже с другой температурой.

Схема опыта. Ниже показана резкая конденсация излучения (распределения интенсивности света в ловушке) по достижении фотонами критического числа. Слева – свет до, справа – после такого перехода (иллюстрации Jan Klärs, Julian Schmitt, Frank Vewinger, Martin Weitz/Nature).

«Во время этого процесса фотоны приняли температуру окружающего газа» — рассказывает профессор Мартин Вайц (Martin Weitz). — «Они, эти фотоны, остыли буквально до комнатной температуры, но при этом они не исчезли или потерялись». После этого с помощью луча лазера физики буквально накачали фотонами пространство между зеркалами, это позволило получить чрезвычайно высокую концентрацию фотонов в достаточно ограниченном объеме. А высокая концентрация фотонов привела к возникновению конденсата Бозе-Эйнштейна, т.е. одного супер-фотона.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *