Около десяти лет назад впервые получили экстремальное агрегатное состояние фотона и представили совершенно новый источник света. Им стал одиночный «суперфотон», состоящий из многих тысяч отдельных световых частиц. Это состояние назвали оптическим конденсатом Бозе-Эйнштейна и с тех пор оно привлекает внимание многих физиков.
Конденсат Бозе-Эйнштейна - это экстремальное физическое состояние, которое обычно возникает только при очень низких температурах. Частицы света в этой системе не различимы и находятся в одном квантово-механическом состоянии, другими словами, они ведут себя как одна гигантская «суперчастица». Поэтому, состояние можно описать одной волновой функцией.
Экспериментальная установка
В 2010 году исследователям под руководством Мартина Вайца впервые удалось создать конденсат Бозе-Эйнштейна из фотонов. Их специальная система используется и по сей день.
Чтобы поймать световые частицы в резонаторе, изогнутые зеркала помещают на расстоянии чуть более микрометра друг от друга. Луч света быстро отражается от зеркал, а пространство между зеркалами заполняется жидким красителем, который охлаждает фотоны. Это достигается за счет того, что молекулы красителя поглощают фотоны, а затем снова их выделяют. Частицы света достигают до температуры раствора красителя, что эквивалентно комнатной температуре.
Фазовый переход частиц света
Фазовый переход может быть у воды, когда она замерзает и превращается в лед. Но как именно этот фазовый переход происходит в системе легких частиц? Оказывается, полупрозрачные зеркала вызывают потерю и замену фотонов, создавая неравновесие. Затем, система не принимает определенную температуру и начинает колебаться. Это создает переход между этой колеблющейся фазой и затухающей фазой.
Наблюдаемая сверхзатухающая фаза и является новым состоянием светового поля. Особенностью является то, что действие лазера обычно не отличается от эффекта конденсата Бозе-Эйнштейна фазовым переходом, и между этими двумя состояниями нет четко определенной границы.
Однако в последнем эксперименте сверхзатухающее состояние оптического конденсата Бозе-Эйнштейна отделено фазовым переходом как от колебательного состояния, так и от стандартного лазера. Это показывает, что существует конденсат Бозе-Эйнштейна, который на самом деле является другим состоянием, чем стандартный лазер. Другими словами, мы имеем дело с двумя отдельными фазами оптического конденсата Бозе-Эйнштейна.
_______________
Ставь нравится, если статья была интересна
Спасибо за внимание!