Фізикам вперше вдалось отримати конденсат Бозе-Айнштайна на основі фотонів - дотепер багато фахівців були впевнені, що це принципово неможливо. Робота вчених опублікована в журналі Nature. Коротко про неї пише портал Physics World.

Конденсат Бозе-Айнштайна - це агрегатний стан матерії, у який вона переходить при температурах, близьких до абсолютного нуля (мінус 273,15 градуси Цельсія). При цьому атоми перебувають у мінімальних квантових станах, і їх можна описати тільки з використанням законів квантової механіки. Фактично, атоми, що перебувають у вигляді конденсату Бозе-Айнштайна, представляються як хвилі, які можуть накладатися одна на одну й утворювати гігантські суперхвилі, які можна спостерігати. Іншими словами, у стані конденсату Бозе-Айнштайна сукупність атомів поводиться як одна гігантська квантова частинка.

Вперше конденсат Бозе-Айнштайна був отриманий на основі атомів рубідію, і якийсь час фахівці одержували його з використанням лужних металів (хоча в 2009 році вдалося створити конденсат Бозе-Айнштайна на основі кальцію). Вважалося, що фотони (вони теж належать до бозонів - частинок із цілим спіном) не можна перевести у цей стан, тому що при спробах охолодити ці частинки, вони будуть поглинатися стінками експериментальної камери й просто "вислизати" від експериментаторів.

Автори нової роботи охолоджували фотони у вузькій щілині між двома вигнутими дзеркалами, які обмежували "свободу переміщення" фотонів, роблячи їхню поведінку схожою на поведінку атомів. При охолодженні атомів їхня температура вирівнюється за рахунок зіткнень один з одним. Фотони взаємодіють один з одним дуже слабо, і цей спосіб для них не застосуєш. Щоб вирівняти температуру квантів світла, вчені заповнили щілину молекулами барвника, що практично не поглинав фотони, але зіткнення з яким дозволяло знижувати їхню енергію.

Самі фотони дослідники запускали в щілину за допомогою лазера. Перехід у стан конденсату Бозе-Айнштайна відбувався, коли число фотонів наближалося до 60 тисяч. Температура переходу для фотонів була набагато вищою, ніж для атомів - вона коливалася в районі кімнатної. Колеги авторів нової роботи високо оцінили її результати. За словами Вольфганга Кеттерле (Wolfgang Ketterle), що разом із Еріком Корнелом та Карлом Віманом отримав в 2001 році Нобелівську премію по фізиці саме за створення конденсату Бозе-Айнштайна, нова робота довела, що між фотонами та атомами немає фундаментальних відмінностей.

За матеріалами: lenta.ru