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物理学家观察到玻色-爱因斯坦轻粒子凝结物中的新相,一个由成千上万个单独的光粒子组成的超级光子
2021年04月15日    阅读量:150     新闻来源:中国化工网 okmart.com    |  投稿

由成千上万个单独的光粒子组成的单个“超光子”:大约十年前,波恩大学的研究人员首次产生了这种极端的聚集态,并提出了一种全新的光源。


该状态被称为玻色-爱因斯坦光学凝聚态,此后吸引了许多物理学家,因为这种奇异的光粒子世界是其自身物理现象的故乡。


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由发现超光子的马丁·韦茨(Martin Weitz)教授和理论物理学家约翰·克罗哈(Johann Kroha)教授领导的研究人员通过一项非常特殊的观察,从他们的最新“探险”回到了量子世界中国化工网okmart.com


他们报告说,光学玻色-爱因斯坦凝聚物中出现了一个新的,以前未知的相变。这是所谓的过阻尼阶段。从长远来看,结果可能与加密量子通信有关。该研究已发表在《科学》杂志上。


玻色-爱因斯坦冷凝物是一种极端的物理状态,通常仅在非常低的温度下发生。


特殊之处:此系统中的粒子不再可区分,并且主要处于相同的量子力学状态,换句话说,它们的行为就像单个巨型“超粒子”。因此,可以通过单波函数来描述状态。


2010年,由马丁·韦茨(Martin Weitz)领导的研究人员首次成功地从轻粒子(光子)中产生了玻色-爱因斯坦凝聚物。


他们的特殊系统至今仍在使用:物理学家将光粒捕获在由两个弯曲的反射镜组成的谐振器中,两个反射镜之间的距离刚好超过一个微米,它们反射快速往复的光束。


该空间充满了液体染料溶液,该溶液可用来冷却光子。这是通过染料分子“吞入”光子,然后再次将它们喷出而完成的,这使光粒子达到染料溶液的温度-等于室温。背景技术:该系统可以首先冷却轻质颗粒,因为它们的自然特性是在冷却时会溶解。


两相清晰分离


相变是物理学家在冻结过程中称为水和冰之间的过渡。但是,特定的相变如何在捕获的光粒子系统内发生?科学家是这样解释的:半透明的反射镜会导致光子丢失并被替换,从而产生非平衡,导致系统无法假定一定的温度并进入振荡状态。这在该振荡相位和阻尼相位之间产生过渡。阻尼意味着振动幅度减小。


波恩大学应用物理研究所的博士生Fahri Emre?ztürk说:“可以说,我们观察到的过阻尼阶段对应于光场的新状态。”


 特殊的特征是,通常不会通过相变将激光的作用与玻色-爱因斯坦冷凝物的作用分开,并且在两种状态之间没有明确定义的边界。这意味着物理学家可以在效果之间不断地来回移动。


“但是,在我们的实验中,光学Bose-Einstein冷凝物的过阻尼状态通过振荡和标准激光的相变而分开,”研究负责人Martin Weitz教授说。


他强调说:“这表明存在一个玻色-爱因斯坦凝聚物,它的状态与标准激光的状态实际上不同。换句话说,我们正在处理光学的玻色-爱因斯坦凝聚物的两个独立的相。”


研究人员计划将他们的发现作为进一步研究的基础,以在多种耦合的光凝结物中寻找光场的新状态,这些状态也可能在系统中发生。Fahri Emre?ztürk说:“如果在耦合的光冷凝物中出现合适的量子机械纠缠态,这对于在多个参与者之间传输量子加密的消息可能会很有趣。”


资金


该研究得到了凯撒斯劳滕大学和波恩大学的合作研究中心TR 185“ OSCAR-通过量身定制的耦合至储层的原子和光子量子物质的控制”以及科隆,亚琛,波恩大学的卓越集群ML4Q的资助还有德国研究基金会(Jerlich)资助的研究中心(Jülich)。


卓越集群嵌入波恩大学的跨学科研究领域(TRA)“物质和基础相互作用的基础”。此外,这项研究由欧盟在“ PhoQuS-量子模拟光子”项目和德国航空航天中心的资助下,由联邦经济和能源部资助。


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