Neuen Zustand des Lichts enthüllt mit Photon-Fangmethode

Ein theoretischer Physiker hat erklärt, einen Weg, um Partikel von Lichtphotonen genannt, schon bei Raumtemperatur erfassen, ein Kunststück dachte nur möglich am Knochen schrecklich kalten Temperaturen.

Alex Kruchkov, Doktorand an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (EPFL), baute die erste quantitative mathematische Modell für Überfüllung und Kondensation Licht unter realistischen Bedingungen.

Licht besteht aus winzigen Quantenteilchen Photonen genannt. Eines der spektakulärsten Hotels der Quantenteilchen ist, dass sie kondensieren oder ihre individuelle Identität verlieren und Verhalten sich wie Klone von einander, immer eine gigantische Welle ein Bose-Einsteincondensate (BEC) genannt. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

In der Regel geschieht es bei extrem niedrigen Temperaturen – weniger als ein Mikro-Kelvin oder ein Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt. Aber "eines der aufregendsten Dinge über das BEC des Lichts ist, dass es bei Raumtemperatur, geschieht", sagte Henrik Ronnow der EPFL, die an der Studie teilnehmen nicht.

Wenn Wissenschaftler diese Welle mit Photonen erzeugen könnte, hätte es wichtige Anwendungen in der Laser- und Solar-Panel-Technologie.

Obwohl Albert Einstein im Jahre 1924 BEC für massive Teilchen vorhergesagt, als für eine lange Zeit Wissenschaftler es unmöglich, einen Licht, BEC zu erstellen, da Photonen keine Masse haben, die eine wesentliche Voraussetzung für ein Bose-Einstein-Kondensat.

"Licht am Ende des Tunnels"

Im Jahr 2010 vier Physiker der Universität Bonn in Deutschland diese Annahme auf den Kopf gestellt. Die Wissenschaftler – Jan Klaers, Julian Schmitt, Frank Vewinger und Martin Weitz — erfolgreich kondensiert Photonen in einem Mikro-Hohlraum gebildet von zwei Spiegelflächen nahe beieinander positioniert. Ein Photon in solch einem Hohlraum gefangen verhält sich, als ob es Masse hatte; Das heißt, die Kavität erzeugt ein "Trapping-Potenzial", die Photonen an der Flucht zu halten.

Um eine wissenschaftliche Erkenntnis zu überprüfen, muss es möglich für andere, das Experiment zu reproduzieren sein. Vier Jahre nach dem Erfolg von 2010, aber niemand in der Lage zu tun für die Micro-Cavity-Ergebnisse bisher, sagte Kruchkov.

"Verständnis für die Kondensation von Photonen war wie das Licht am Ende des Tunnels." Experimentalisten warteten einige einfache, aber effektive Modell mit "Rezept" "Kochen" Licht Kondensate, "sagte er.

So Kruchkov eine Rezept erstellt. Mit Mathematik und aufbauend auf früheren Modellen, entwickelt der Physiker ein theoretisches Modell für Licht im dreidimensionalen Raum und unter realistischen Bedingungen kondensiert.

"Zusätzlich, ich habe gezeigt, dass die Energie des Lichts im verdichteten Zustand von Photonen, akkumuliert werden kann" sagte er.

Sein Modell der Photon Kondensation erklärt experimentelle Messungen sehr schön sagt der Forscher – zeigen, dass Photonen in der Tat in einem Bose-Einstein-Kondensat-Zustand und bei Raumtemperatur und Normaldruck erfasst werden können.

"Jetzt ist es tatsächlich möglich, das Verhalten des Systems bei anderen experimentellen Bedingungen vorherzusagen. Es erklärt auch das Temperaturverhalten des experimentellen Aufbaus,"sagte er. "Ich zeige alle Phasen des Prozesses, das muss man wissen, um diese Experimente zu reproduzieren.

"Also im Prinzip, wenn Sie wissen, wie man mit einem Laser behandeln, ohne zu verletzen sich selbst, Sie die Experimente auch in Ihrem Garten durchführen können," fügte er hinzu.

Physiker SergiyKatrych, auch an der EPFL, aber nicht an der Studie beteiligt, sagte, dass die Forschung wichtig war, vor allem, weil ein Bose-Einstein-Kondensat aus Photonen einen völlig neuen Zustand des Lichts darstellen würde. "In gewisser Weise das BEC des Lichts ist eine Brücke zwischen Licht und Materie – die Brücke vor dem unbekannten."

Eine Detaillierung Kruchkovs Forschung Papier erscheint in der Zeitschrift Physical Review A.

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