Close
29 марта 2024, Пятница
Информационно-познавательный портал. 16+

Ученые открыли новое состояние света

02.04.2021 Разместил: Редакция ESOREITER / Источник: RIA.RU 2539

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.

Ученые открыли новое состояние светаФото из открытых источников

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.

Наука и технологии
Южнокорейские ученые нашли способ обратить старение вспять
29.02.2024 3251

В исследовании, опубликованном в Журнале Американского химического общества, исследователи из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее объявили об открытии нового перспективного подхода к сенолитической терапии.

Генеральный директор Nvidia: Программирование больше не жизненно важно, поскольку ИИ берет на себя эту задачу
01.03.2024 2941
Ученые переделали 3D-принтер, чтобы производить биоэлектронику
27.02.2024 2779
Китай анонсировал строительство нового типа железной дороги
04.03.2024 2723
Ученые нашли способ вернуть к жизни вымерших животных
08.03.2024 2320
Самое популярное