แสงชนิดใหม่ที่สร้างขึ้นในการพัฒนาฟิสิกส์

นักฟิสิกส์ได้สร้างแสงชนิดใหม่โดยโฟตอนที่หนาวเหน็บในสถานะหยด

เช่นเดียวกับของแข็งของเหลวและก๊าซสภาพที่ค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงถึงสถานะของสสาร เรียกว่าคอนเดนเสท Bose-Einstein มันถูกสร้างขึ้นในปี 1995 ด้วยอะตอมของก๊าซที่เย็นชา แต่นักวิทยาศาสตร์คิดว่ามันไม่สามารถทำได้ด้วยโฟตอนซึ่งเป็นหน่วยแสงพื้นฐาน- อย่างไรก็ตามนักฟิสิกส์ Jan Klärs, Julian Schmitt, Frank Vewinger และ Martin Weitz แห่งมหาวิทยาลัยบอนน์ในประเทศเยอรมนีรายงานว่าประสบความสำเร็จ พวกเขาได้ขนานนามว่าอนุภาคใหม่ "Super Photons"

อนุภาคในคอนเดนเสท Bose-Einstein แบบดั้งเดิมจะถูกทำให้เย็นลงใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์จนกระทั่งพวกมันเข้ากันได้และแยกไม่ออกทำหน้าที่เป็นอนุภาคยักษ์ตัวหนึ่ง ผู้เชี่ยวชาญคิดว่าโฟตอน (แพ็คเก็ตแห่งแสง) จะไม่สามารถบรรลุสถานะนี้ได้เพราะดูเหมือนว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะเย็นลงแสงสว่างในขณะที่จดจ่อกับมันในเวลาเดียวกัน เนื่องจากโฟตอนเป็นอนุภาคที่ไม่มีมวลพวกมันสามารถถูกดูดซึมเข้าไปในสภาพแวดล้อมและหายไปซึ่งมักจะเกิดขึ้นเมื่อพวกมันถูกทำให้เย็นลง

นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องหาวิธีที่จะทำให้โฟตอนเย็นลงโดยไม่ลดจำนวนลง

“ นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่ามันเป็นไปไม่ได้ แต่ฉันค่อนข้างแน่ใจว่ามันจะใช้งานได้” Weitz บอกกับ LiveScience

ในการดักจับโฟตอนนักวิจัยได้คิดค้นภาชนะที่ทำจากกระจกวางอยู่ใกล้กันมาก - ห่างกันประมาณหนึ่งล้านเมตร (1 ไมครอน) ระหว่างกระจกนักวิจัยวางโมเลกุลสีย้อม - โดยทั่วไปแล้วเม็ดสีเล็ก ๆ น้อย ๆ เมื่อโฟตอนตีโมเลกุลเหล่านี้พวกมันจะถูกดูดซึมแล้วปล่อยกลับมาอีกครั้ง

กระจกติดกับโฟตอนโดยทำให้พวกเขาเด้งไปมาในสภาพที่ จำกัด ในกระบวนการแพ็คเก็ตแสงแลกเปลี่ยนพลังงานความร้อนทุกครั้งที่พวกเขาตีโมเลกุลสีย้อมและในที่สุดพวกเขาก็เย็นลงที่อุณหภูมิห้อง

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

ในขณะที่อุณหภูมิห้องไม่มีที่ไหนใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ แต่ก็เย็นพอที่โฟตอนจะรวมตัวกันเป็นกคอนเดนเสท Bose-Einstein-

“ ไม่ว่าอุณหภูมิจะเย็นพอที่จะเริ่มการควบแน่นขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอนุภาคหรือไม่” Klärsเขียนในอีเมล "ก๊าซอะตอมเย็นเป็นพิเศษนั้นเจือจางมากและดังนั้นพวกเขาจึงมีอุณหภูมิการควบแน่นต่ำมากก๊าซโฟตอนของเรามีความหนาแน่นสูงกว่าพันล้านเท่าและเราสามารถบรรลุการควบแน่นที่อุณหภูมิห้องได้"

นักวิจัยให้รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับที่ 25 พฤศจิกายน

นักฟิสิกส์ James Anglin จากมหาวิทยาลัยเทคนิคของประเทศเยอรมนี Kaiserslautern ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในโครงการเรียกว่าการทดลอง "ความสำเร็จสถานที่สำคัญ" ในเรียงความประกอบในธรรมชาติฉบับเดียวกัน

ผลการทำให้โฟตอนที่กลั่นตัวเข้าสู่สถานะนี้ทำให้พวกเขาประพฤติตนเหมือนอนุภาคสสารปกติมากขึ้น นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถของโฟตอนและอนุภาคทั้งหมดทั้งหมดเพื่อทำหน้าที่เป็นทั้งอนุภาคที่มีลักษณะคล้ายจุดและคลื่น-หนึ่งในการเปิดเผยที่น่างงงวยมากที่สุดของฟิสิกส์ควอนตัมสมัยใหม่-

“ ฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังการควบแน่นของ Bose-Einstein คือการเปลี่ยนจากพฤติกรรมคล้ายอนุภาคที่อุณหภูมิสูงเป็นพฤติกรรมคล้ายคลื่นที่อุณหภูมิเย็น” Klärsเขียน "นี่เป็นจริงสำหรับทั้งก๊าซอะตอมและโทนิค"

นักวิจัยกล่าวว่างานนี้อาจมีแอปพลิเคชันสำหรับการสร้างเลเซอร์ชนิดใหม่ที่สร้างแสงคลื่นที่สั้นมากในวง UV หรือ X-ray

“ นั่นจะใช้เวลาหลายปี” Weitz กล่าว

คุณสามารถติดตามนักเขียนอาวุโส LiveScience Clara Moskowitz บน Twitter @claramoskowitz