Fyzici dělají „superfoton“

První kondenzát Bose-Einstein vyrobený ze světla

Ilustrace fotonického kondenzátu Bose-Einstein © Jan Klärs, University of Bonn
číst nahlas

Až donedávna to bylo považováno za nemožné, ale nyní to uspělo ve fyzikech: Vytvořili Bose-Einsteinův kondenzát fotonů a tedy zcela nový druh světelného zdroje. Jak uvádějí v článku „Příroda“, mohlo by se to použít ke konstrukci laserových světelných zdrojů emitujících rentgenové záření, jako jsou zdroje potřebné pro výrobu vysoce výkonných čipů.

Pokud velmi ochladíte atomy rubidia a dostatečně se jich soustředíte v malém prostoru, najednou se stanou nerozeznatelnými: chovají se jako jedna obrovská „super částice“. Fyzici mluví o kondenzátu Bose-Einstein. Pro fotony by to mělo ve skutečnosti fungovat. Bohužel to selže kvůli zásadnímu problému: když vychladnete fotony, zmizí. Množství fotonů klesá s klesající teplotou. Chlazení a soustředění světla se zdálo nemožné až před několika měsíci.

Dvojité zrcadlo jako fotonová pasti

Bonnští fyzikové Jan Klärs, Julian Schmitt, Frank Vewinger a profesor Martin Weitz nyní uspěli - malý pocit. Používali dvě vysoce reflexní zrcadla, mezi nimiž neustále vrhali paprsek světla sem a tam. Mezi odraznými povrchy byly rozpuštěné molekuly barviva, se kterými se fotony pravidelně střetávaly. Při těchto srážkách molekuly polykaly fotony a poté je znovu vyplivly.

„Fotony zachytily teplotu barvicí kapaliny, “ vysvětluje Weitz. „Takže se ochladili na pokojovou teplotu, aniž by se současně ztratili.“ Fyzici nyní zvýšili množství fotonů mezi zrcadly pomocí laseru k excitaci barvicího roztoku. Chlazené částice světla tak mohli soustředit tak silně, že se kondenzovaly do „superfotonu“.

Světelný kondenzát jako zdroj záření s krátkými vlnami

Tento fotonický kondenzát Bose-Einstein je zcela nový světelný zdroj s vlastnostmi podobnými laserům. V porovnání s lasery však nabízí rozhodující výhodu: „Dnes nemůžeme vyrábět lasery, které generují velmi krátké vlny - například UV nebo rentgenové světlo, “ vysvětluje Jan Klärs. „S fotonickým kondenzátem Bose-Einstein, který by měl jít proti němu.“ Displej

Tvůrci „Superfotonu“ (zleva): Julian Schmitt, Jan Kl rs, dr. Frank Vewinger a profesor dr. Martin Weitz Volker Lannert / University of Bonn

Tato vyhlídka by měla potěšit zejména konstruktéry čipů: laserem využívají gravírování logických obvodů do svých polovodičových materiálů. Jemnost těchto struktur je mimo jiné omezena délkou světelné vlny. U rentgenových laserů by proto v zásadě měly být na stejné křemíkové oblasti umístěny mnohem složitější obvody. To by umožnilo novou generaci vysoce výkonných čipů - a tím i výkonnějších počítačů pro koncového uživatele. Tento proces by mohl být také užitečný pro jiné aplikace, jako je spektroskopie nebo fotovoltaika.

(Univerzita v Bonnu, 25. listopadu 2010 - NPO)