
物理學家通過將光子冷卻到斑點狀態來創造了一種新的光。
就像固體,液體和氣體一樣,最近發現的條件也代表了物質的狀態。它被稱為Bose-Einstein冷凝物,它是1995年創建的,它是使用氣體的超冷原子,但科學家認為它不能用光子來完成,這些光子是光的基本單位。但是,德國波恩大學的物理學家JanKlärs,Julian Schmitt,Frank Vewinger和Martin Weitz報告了這一點。他們將新粒子稱為“超級光子”。
傳統的Bose-Einstein冷凝物中的顆粒被冷卻接近絕對零,直到它們相互傾斜並變得難以區分,並充當一個巨型粒子。專家認為光子(光包)將無法達到這種狀態,因為似乎不可能冷卻光同時集中精力。因為光子是無質量的顆粒,所以它們可以簡單地吸收到周圍的環境中並消失,這通常會在冷卻時發生。
科學家需要找到一種冷卻光子而不減少其數量的方法。
魏茨告訴《生命科學》:“許多科學家認為這是不可能的,但我很確定它會起作用。”
為了捕獲光子,研究人員設計了一個由鏡子組成的容器,該容器非常非常近 - 大約一百萬米(1微米)。在鏡子之間,研究人員放置了染料分子 - 基本上是少量的顏色色素。當光子擊中這些分子時,它們會被吸收然後重新噴射。
鏡子通過使光子保持在狹窄狀態的來回彈跳來困住它們。在此過程中,燈數據包交換了熱能每次擊中染料分子時,他們最終都會冷卻至大約室溫
雖然室溫幾乎沒有絕對零,但足夠冷以使光子合併為Bose-Einstein冷凝物。
克萊爾斯在電子郵件中寫道:“溫度是否足夠冷以開始冷凝取決於顆粒的密度。” “超冷原子氣體非常稀釋,因此它們的冷凝溫度非常低。我們的光子氣體的密度高十億倍,我們可以在室溫下達到凝結。”
研究人員在11月25日的《自然》雜誌上詳細介紹了他們的發現。
未參與該項目的德國技術大學Kaiserslautern的物理學家詹姆斯·安格林(James Anglin)將實驗稱為“具有里程碑意義的成就”。
實際上,將光子凝結到這種狀態下,使它們的行為更像是常規物質顆粒。它還展示了光子乃至所有粒子的能力,既是點狀粒子又是波 - 是最令人困惑的啟示之一現代量子物理學。
Klärs寫道:“ Bose-Einstein凝結背後的物理學是從高溫下的粒子樣行為轉變為在冷溫下的波動行為。” “對於原子氣體和光子氣體都是如此。”
研究人員說,這項工作可能會使應用程序在創建新型激光器中產生非常短的紫外線或X射線頻段的新型激光器。
魏茨說:“那肯定需要幾年的時間。”
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