Физикам впервые удалось получить конденсат Бозе-Эйнштейна на основе фотонов

Физикам впервые удалось получить конденсат Бозе-Эйнштейна на основе фотонов - до сих пор многие специалисты были уверены, что это принципиально невозможно. Работа ученых опубликована в журнале Nature. Коротко о ней пишет портал Physics World.

Конденсат Бозе-Эйнштейна - это агрегатное состояние материи, в которое она переходит при температурах, близких к абсолютному нулю (минус 273,15 градуса Цельсия). При этом атомы находятся в минимальных квантовых состояниях, и их можно описать только с использованием законов квантовой механики. Фактически, находящиеся в виде конденсата Бозе-Эйнштейна атомы представляются как волны, которые могут накладываться друг на друга и образовывать гигантские суперволны, которые можно наблюдать. Иными словами, в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна совокупность атомов ведет себя как гигантская квантовая частица.

Впервые конденсат Бозе-Эйнштейн был получен на основании атомов рубидия, и некоторое время специалисты получали его с использованием щелочных металлов (хотя в 2009 году удалось создать конденсат Бозе-Эйнштейна на основе кальция). Считалось, что фотоны (они тоже относятся к бозонам - частицам с целым спином) нельзя перевести в это состояние, так как при попытках охладить эти частицы, они будут поглощаться стенками экспериментальной камеры и просто "ускользать" от экспериментаторов.

Авторы новой работы охлаждали фотоны в узкой щели между двумя изогнутыми зеркалами, которые ограничивали "свободу перемещений" фотонов, делая их поведение похожим на поведение атомов. При охлаждении атомов их температура выравнивается за счет соударений друг с другом. Фотоны взаимодействуют друг с другом очень слабо, и этот способ для них неприменим. Чтобы выровнять температуру квантов света, ученые заполнили щель молекулами красителя, который практически не поглощал фотоны, но столкновения с которым позволяло снижать их энергию.

Сами фотоны исследователи запускали в щель при помощи лазера. Переход в состояние конденсата Бозе-Эйнштейна происходил, когда число фотонов приближалось к 60 тысячам. Температура перехода для фотонов была намного выше, чем для атомов - она колебалась в районе комнатной.

Коллеги авторов новой работы высоко оценили ее результаты. По словам Вольфганга Кеттерле (Wolfgang Ketterle), который вместе с Эриком Корнеллом и Карлом Виманом получил в 2001 году Нобелевскую премию по физике как раз за создание конденсата Бозе-Эйнштейна, новая работа доказала, что между фотонами и атомами нет фундаментальных различий. Слова Кеттерле цитирует портал Nature News.