Výzkumníci vytvoří nový kondenzát Bose-Einstein

Lenka Maierová - Lidé a jejich světelné prostředí (Pátečníci 2.11.2018) (v2) (Červen 2019).

Anonim

Vědci z Aalto University ve Finsku vytvořili Bose-Einsteinův kondenzát světla spojený s kovovými elektrony, takzvanými polaritony povrchových plazmatů. Téměř před 100 lety Albert Einstein a Satyendra Nath Bose předpovídali, že kvantová mechanika může přinutit velké množství částic, aby se chovali v koncertě, jako by to byly jen jednotlivé částice. Tato forma hmoty byla nazývána kondenzací Bose-Einsteina a až do roku 1995 výzkumníci vytvořili první takový kondenzát plynu alkalických atomů.

Ačkoli Bose-Einstein kondenzace byly pozorovány v několika systémech, vědci tlačí limity tohoto jevu - na rychlejší časové plány, vyšší teploty a menší velikosti. Vytváření těchto kondenzátů se stává snadnějším a otevřenější jsou nové cesty pro nové technologické aplikace. Nové zdroje světla mohou být například velmi malé a umožňují rychlé zpracování informací.

Aalto vědci vytvořili kondenzované částice ze směsí světla a elektronů pohybujících se v nanočástech zlata uspořádaných do periodického pole. Na rozdíl od většiny předchozích experimentálních kondenzátů Bose-Einstein, nový kondenzát nemusí být ochlazován na teploty blízké absolutní nulové - protože částice jsou většinou lehké, kondenzace může být vyvolána při pokojové teplotě.

"Sada nanočástic zlata se snadno vytváří pomocí moderních způsobů nanofabricace. V blízkosti nanorodů se světlo může zaměřit na drobné objemy, dokonce i pod vlnovou délkou světla ve vakuu, které nabízejí zajímavé vyhlídky na základní studie a aplikace nového kondenzátu, "říká profesor akademie Päivi Törmä.

Hlavní překážkou při získávání důkazu o novém typu kondenzátu je to, že vzniká extrémně rychle. "Podle našich teoretických výpočtů vzniká kondenzát pouze za pikosekunda, " říká doktorand Antti Moilanen.

"Jak bychom mohli někdy ověřit existenci něčeho, co vydrží jen jednu bilióninu sekundy?"

Změna vzdálenosti v čase

Klíčovou myšlenkou bylo zahájení kondenzačního procesu s kopnutím tak, aby se částice tvořící kondenzát začaly pohybovat.

"Vzhledem k tomu, že se kondenzát vezme do podoby, vyzařuje světlo v celém zlatém nanorodovém poli. Sledováním světla můžeme sledovat, jak kondenzace probíhá včas, a tak se dá změnit vzdálenost do času, " vysvětluje vědecký pracovník Tommi Hakala.

Světlo, které vydává kondenzát, je podobné laserovému světlu. "Můžeme změnit vzdálenost mezi každým nanorodem, abychom mohli kontrolovat, zda se Bose-Einsteinova kondenzace nebo vznik obyčejného laserového světla objevují." Dva jsou úzce příbuzné jevy a pro jejich základní výzkum je důležité rozlišovat mezi nimi. technologických aplikací, "vysvětluje profesor Törmä.

Jak lase, tak kondenzace Bose-Einstein poskytují jasné paprsky, ale koherencí světla, které nabízejí, mají různé vlastnosti. Ty zase ovlivňují způsob, jakým lze světlo naladit tak, aby vyhovovalo požadavkům specifické aplikace. Nový kondenzát může vytvářet světelné impulsy, které jsou extrémně krátké a mohou nabízet vyšší rychlosti pro zpracování informací a zobrazovací aplikace. Akademický profesor Törmä již tyto možnosti vyhlíží.

menu
menu