Ученые открыли новое состояние света

0
4

Ученые открыли новое состояние света

Немецкие физики обнаружили ранее неизвестный фазовый переход в оптическом конденсате Бозе — Эйнштейна и новое состояние квантов света — сверхдемпфированную фазу. Результаты, по мнению авторов, могут в будущем иметь важное значение для реализации защищенной квантовой связи. Исследование опубликовано в журнале Science.
В 2010 году исследователи из Боннского университета под руководством профессора Мартина Вайца (Martin Weitz) впервые получили совершенно новый источник света — одиночный "суперфотон", состоящий из многих тысяч отдельных световых частиц, — своего рода бозе-эйнштейновский конденсат легких частиц.

Конденсат Бозе — Эйнштейна — это экстремальное агрегатное состояние вещества, которое возникает только при температурах, близких к абсолютному нулю. Это состояние характеризуется тем, что частицы в такой системе уже не различимы и преимущественно находятся в квантово-механическом состоянии, то есть ведут себя как одна гигантская "суперчастица", состояние которой можно описать волновой функцией.

В новом эксперименте ученые использовали ту же самую установку, что и десять лет назад: они улавливали световые частицы в резонаторе, состоящем из двух изогнутых зеркал, расположенных на расстоянии чуть более микрометра друг от друга, которые отражают быстрый возвратно-поступательный луч света. Пространство между зеркалами заполнено жидким раствором красителя, который охлаждает фотоны. Это достигается за счет того, что молекулы красителя сначала "проглатывают" фотоны, а затем снова их "выплевывают", доведя до температуры раствора красителя — эквивалента комнатной температуры.

В какой-то момент исследователям удалось зафиксировать фазовый переход в системе захваченных легких частиц. Авторы объясняют этот переход так: полупрозрачные зеркала вызывают потерю и замену фотонов, создавая неравновесие, которое приводит к тому, что система начинает колебаться. В итоге образуются две разделенные между собой фазы: фаза колебаний и фаза затухания. В последней амплитуда вибрации постепенно уменьшается.

"Наблюдаемая нами сверхзатухающая фаза соответствует новому состоянию светового поля", — приводятся в пресс-релизе университета слова первого автора статьи Фахри Эмре Озтюрка (Fahri Emre Öztürk), аспиранта Института прикладной физики.

Авторы отмечают, что обычно действие лазера не отделяется от эффекта конденсата Бозе — Эйнштейна фазовым переходом и между этими двумя состояниями нет четко определенной границы. Однако в данном эксперименте сверхзатухающее состояние оптического конденсата Бозе — Эйнштейна отделялось фазовым переходом как от колебательного состояния, так и от света стандартного лазера.

"Это показывает, что мы имеем дело с двумя отдельными фазами оптического конденсата Бозе — Эйнштейна", — говорит руководитель исследования профессор Мартин Вайц.

Ученые планируют использовать полученные результаты для дальнейших исследований по поиску новых состояний светового поля в множественных связанных световых конденсатах, возникающих в оптических системах. Они надеются, что в дальнейшем их открытие будет использовано в области квантовой связи.

"Если подходящие квантово-механически запутанные состояния возникают в связанных легких конденсатах, это может быть интересно для передачи квантово-зашифрованных сообщений", — отмечает Озтюрк.

Источник: esoreiter.ru

Ученые открыли новое состояние света
Подпишитесь, чтобы получать свежие новости!

Мы не спамим!

close
Ученые открыли новое состояние света
Подпишитесь, чтобы получать свежие новости!

Мы не спамим!

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь