Kan fotoner, lätta partiklar, verkligen kondensera? Och hur kommer detta "flytande ljus" att bete sig? Kondenserat ljus är ett exempel på ett Bose-Einstein-kondensat:Teorin har funnits i 100 år, men forskarna vid University of Twente har nu visat effekten även vid rumstemperatur. För detta, de skapade en spegel i mikrostorlek med kanaler där fotoner faktiskt flyter som en vätska. I dessa kanaler, fotonerna försöker hålla ihop som grupp genom att välja den väg som leder till de lägsta förlusterna, och sålunda, på ett sätt, visa "socialt beteende". Resultaten publiceras i Naturkommunikation .

Ett Bose-Einstein-kondensat (BEC) är vanligtvis en slags våg där de separata partiklarna inte längre kan ses:Det finns en våg av materia, en supervätska som typiskt bildas vid temperaturer nära absolut noll. Helium, till exempel, blir en supervätska vid dessa temperaturer, med anmärkningsvärda egenskaper. Fenomenet förutspåddes av Albert Einstein för nästan 100 år sedan, baserat på arbetet av Satyendra Nath Bose; detta materiella tillstånd namngav forskarna. En typ av elementär partikel som kan bilda ett Bose-Einstein-kondensat är fotonen, den ljusa partikeln. UT -forskaren Jan Klärs och hans team utvecklade en spegelstruktur med kanaler. Ljus som färdas genom kanalerna beter sig som en supervätska och rör sig också i en föredragen riktning. Extremt låga temperaturer krävs inte i detta fall, och det fungerar i rumstemperatur.

Strukturen är den välkända Mach-Zehnder-interferometern, där en kanal delas upp i två kanaler, och återförenas sedan igen. I sådana interferometrar, fotons vågkaraktär manifesterar sig, där en foton kan vara i båda kanalerna samtidigt. Vid återföreningspunkten, det finns nu två alternativ:Ljuset kan antingen ta en kanal med en sluten ände, eller en kanal med ett öppet slut. Jan Klärs och hans team fann att vätskan själv bestämmer vilken väg man ska ta genom att justera sin oscillationsfrekvens. I detta fall, fotonerna försöker hålla ihop genom att välja den väg som leder till de lägsta förlusterna - kanalen med den slutna änden. Du kan kalla det "socialt beteende, "enligt forskaren Klärs. Andra typer av bosoner, som fermioner, föredrar att bo separat.

Spegelstrukturen liknar en laser, där ljuset reflekteras fram och tillbaka mellan två speglar. Den största skillnaden ligger i speglarnas extremt höga reflektion:99,9985 procent. Detta värde är så högt att fotoner inte får chansen att fly; de kommer att absorberas igen. Det är på denna stadion som fotongasen börjar ta samma temperatur som rumstemperatur via termisering. Tekniskt talat, det liknar sedan strålningen från en svart kropp:Strålning är i jämvikt med materia. Denna termalisering är den avgörande skillnaden mellan en normal laser och ett Bose-Einstein-kondensat av fotoner.

I supraledande enheter där det elektriska motståndet blir noll, Bose-Einstein kondensat spelar en stor roll. De fotoniska mikrostrukturer som nu presenteras kan användas som grundenheter i ett system som löser matematiska problem som Traveling Salesman -problemet. Men i första hand tidningen visar inblick i ännu en anmärkningsvärd egenskap av ljus.