Nieuw Soort Licht Gecreëerd In Physics Doorbraak

{h1}

Natuurkundigen hebben een nieuw soort licht gecreëerd door fotonen af ​​te koelen in een klodderstaat, een bose-einstein-condensaat genoemd.

Natuurkundigen hebben een nieuw soort licht gecreëerd door fotonen in een klodderige staat te koelen.

Net als vaste stoffen, vloeistoffen en gassen vertegenwoordigt deze recent ontdekte toestand een toestand van materie. Riep een Bose-Einstein condensaat, het werd in 1995 gemaakt met super-koude atomen van een gas, maar wetenschappers dachten dat het niet kon worden gedaan met fotonen, die basiseenheden van licht zijn. De fysici Jan Klärs, Julian Schmitt, Frank Vewinger en Martin Weitz van de Universiteit van Bonn in Duitsland hebben echter gemeld dat ze dit hebben bereikt. Ze hebben de nieuwe deeltjes "superfotonen" genoemd.

Deeltjes in een traditioneel Bose-Einstein-condensaat worden afgekoeld tot dicht bij het absolute nulpunt, totdat ze op elkaar glommen en niet van elkaar te onderscheiden zijn en als een gigantisch deeltje fungeren. Deskundigen dachten dat fotonen (lichtpakketten) deze toestand niet zouden kunnen bereiken omdat het onmogelijk leek om licht te koelen terwijl het tegelijkertijd geconcentreerd werd. Omdat fotonen massaloze deeltjes zijn, kunnen ze eenvoudig in hun omgeving worden opgenomen en verdwijnen, wat meestal gebeurt wanneer ze worden afgekoeld.

De wetenschappers moesten een manier vinden om de fotonen te koelen zonder hun aantal te verminderen.

"Veel wetenschappers geloofden dat het niet mogelijk zou zijn, maar ik was er vrij zeker van dat het zou werken," vertelde Weitz WordsSideKick.com.

Om de fotonen op te sluiten, bedachten de onderzoekers een container gemaakt van spiegels die heel dicht bij elkaar waren geplaatst - ongeveer een miljoenste van een meter (1 micron) uit elkaar. Tussen de spiegels plaatsten de onderzoekers kleurstofmoleculen - in feite kleine stukjes kleurpigment. Toen de fotonen deze moleculen troffen, werden ze geabsorbeerd en opnieuw uitgestoten.

De spiegels vangen de fotonen op door ze heen en weer te laten kaatsen in een beperkte staat. In het proces wisselden de lichtpakketten thermische energie uit elke keer dat ze een kleurstofmolecuul raakten, en uiteindelijk koelden ze af tot ongeveer kamertemperatuur

Hoewel kamertemperatuur bijna nul is, was het koud genoeg om fotonen samen te laten smelten tot een Bose-Einstein-condensaat.

"Of een temperatuur koud genoeg is om de condensatie te starten, hangt af van de dichtheid van de deeltjes", schreef Klärs in een e-mail. "Ultrakoude atomaire gassen zijn erg verdund en daarom hebben ze zeer lage condensatietemperaturen Ons fotongas heeft een miljard keer hogere dichtheid en we kunnen de condensatie al bij kamertemperatuur bereiken."

De onderzoekers beschrijven hun bevindingen in het 25 november nummer van het tijdschrift Nature.

Natuurkundige James Anglin van de Technische Universiteit van Duitsland, Kaiserslautern, die niet bij het project was betrokken, noemde het experiment "een mijlpaal in de uitvoering" in een begeleidend essay in dezelfde uitgave van Nature.

In feite zorgde het ervoor dat de fotonen in deze toestand verdichtten om zich meer als gewone materiedeeltjes te gedragen. Het toonde ook het vermogen van fotonen, en inderdaad alle deeltjes, om zich te gedragen als zowel een puntachtig deeltje als een golf - een van de meest verbijsterende onthullingen van de moderne kwantumfysica.

"De fysica achter de Bose-Einstein-condensatie is de overgang van een deeltjesachtig gedrag bij hoge temperaturen naar een golfachtig gedrag bij lage temperaturen," schreef Klärs. "Dit geldt voor zowel atomische als fotonische gassen."

De onderzoekers zeiden dat het werk toepassingen zou kunnen hebben voor het maken van nieuwe soorten lasers die zeer kortgolvig licht genereren in de UV- of X-stralenbanden.

"Dat duurt zeker enkele jaren", zei Weitz.

Je kunt WordsSideKick.com senior schrijver Clara Moskowitz volgen op Twitter @ClaraMoskowitz.


Video Supplement: Explosive Science.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com