Физикам Боннского университета удалось получить
конденсат Бозе-Эйнштейна, который, как до сих пор считалось в научных
кругах, невозможно получить. Благодаря зеркалам, удаче и
изобретательности экспериментаторы сумели охладить фотоны до состояния
«суперфотонов» и изобрести тем самым невиданный источник освещения.
«Сверхчастицы» возникали и раньше, но из света — никогда. К примеру,
атомы рубидия, если поместить их в небольшую ёмкость и охладить до
температуры, близкой к абсолютному нулю, придут в минимально возможное
квантовое состояние. В теории фотоны должны вести себя аналогичным
образом, но если начать их охлаждать, они просто исчезнут.
При наличии электрического тока нить накала в обычных лампочках
нагревается и начинает светиться — сначала красным, потом жёлтым и,
наконец, голубым. Примерно то же самое, только мысленно, физики
проделывают с абсолютно чёрным телом: нагревают его, пока оно не
начинает излучать волны разной длины в зависимости от температуры.
При охлаждении абсолютно чёрного тела оно в какой-то
момент перестаёт излучать в видимом спектре, переходя на инфракрасные
фотоны. В этом и заключается фотонная проблема: по мере снижения
температуры уменьшается плотность излучения. Сохранение определённого
количества фотонов при охлаждении оказалось почти неразрешимой задачей
для исследователей конденсата Бозе-Эйнштейна.
Чтобы избежать рассеивания фотонов, их надо заставить двигаться. Для
этого немецкие учёные использовали два зеркала, которые постоянно
«отфутболивали» фотоны. При этом фотоны сталкивались с молекулами
пигмента, расположенными между двумя отражающими слоями. Эти молекулы
поглощали фотон и затем выбрасывали его обратно. С каждым таким
столкновением фотоны медленно охлаждались до температуры молекул, то
есть до комнатной.
Открытие имеет огромное значение с далекоидущими практическими
последствиями, особенно для производства микросхем. Сегодняшние лазеры
не могут работать на волнах ультрафиолетового и рентгеновского
диапазонов. С фотонным конденсатом Бозе-Эйнштейна это реально.
Неспособность изготавливать микросхемы с помощью коротковолнового
лазера обуславливает нынешний предел прецизионности электрической цепи.
Более мелкая гравировка означает появление более мощных микросхем, и это
только начало.
Ученые уверенны, что ни одна технология из тех, что используют свет, —
от медицинских средств визуализации и лабораторной спектроскопии до
фотоэлектрической энергетики — не останется в стороне.
По материалам Компьюлента
