kunnen fotonen, lichte deeltjes, echt condenseren? En hoe zal dit "vloeibare licht" zich gedragen? Gecondenseerd licht is een voorbeeld van een Bose-Einstein-condensaat:de theorie bestaat al 100 jaar, maar onderzoekers van de Universiteit Twente hebben het effect nu ook bij kamertemperatuur aangetoond. Voor deze, ze creëerden een micro-formaat spiegel met kanalen waarin fotonen eigenlijk als een vloeistof stromen. Op deze kanalen de fotonen proberen als groep bij elkaar te blijven door het pad te kiezen dat leidt tot de minste verliezen, en daarom, op een manier, 'sociaal gedrag' demonstreren. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Een Bose-Einstein condensaat (BEC) is typisch een soort golf waarin de losse deeltjes niet meer te zien zijn:Er is een golf van materie, een superfluïde die typisch wordt gevormd bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt. Helium, bijvoorbeeld, wordt een superfluïde bij die temperaturen, met opmerkelijke eigenschappen. Het fenomeen werd bijna 100 jaar geleden voorspeld door Albert Einstein, gebaseerd op het werk van Satyendra Nath Bose; deze toestand van de materie werd genoemd naar de onderzoekers. Een type elementair deeltje dat een Bose-Einstein-condensaat kan vormen, is het foton, het lichtdeeltje. UT-onderzoeker Jan Klärs en zijn team ontwikkelden een spiegelstructuur met kanalen. Licht dat door de kanalen reist, gedraagt ​​zich als een superfluïde en beweegt ook in een gewenste richting. Extreem lage temperaturen zijn in dit geval niet nodig, en het werkt bij kamertemperatuur.

De structuur is de bekende Mach-Zehnder interferometer, waarbij een kanaal in twee kanalen splitst, en sluit zich dan weer aan. In dergelijke interferometers, het golfkarakter van fotonen manifesteert zich, waarin een foton zich tegelijkertijd in beide kanalen kan bevinden. Op het herenigingspunt, er zijn nu twee opties:Het licht kan ofwel een kanaal nemen met een gesloten uiteinde, of een kanaal met een open einde. Jan Klärs en zijn team ontdekten dat de vloeistof zelf beslist welke weg hij inslaat door de trillingsfrequentie aan te passen. In dit geval, de fotonen proberen bij elkaar te blijven door het pad te kiezen dat naar de minste verliezen leidt:het kanaal met het gesloten uiteinde. Je zou het "sociaal gedrag, " volgens onderzoeker Klärs. Andere soorten bosonen, zoals fermionen, blijf liever gescheiden.

De spiegelstructuur lijkt enigszins op die van een laser, waarin licht heen en weer wordt gereflecteerd tussen twee spiegels. Het grote verschil zit hem in de extreem hoge reflectie van de spiegels:99,9985 procent. Deze waarde is zo hoog dat fotonen geen kans krijgen om te ontsnappen; ze worden weer opgenomen. Het is in dit stadium dat het fotongas via thermalisatie dezelfde temperatuur begint aan te nemen als kamertemperatuur. Technisch sprekend, het lijkt dan op de straling van een zwart lichaam:straling is in evenwicht met materie. Deze thermalisatie is het cruciale verschil tussen een normale laser en een Bose-Einstein-condensaat van fotonen.

In supergeleidende apparaten waarbij de elektrische weerstand nul wordt, Bose-Einstein-condensaten spelen een grote rol. De nu gepresenteerde fotonische microstructuren kunnen worden gebruikt als basiseenheden in een systeem dat wiskundige problemen oplost, zoals het Travelling Salesman-probleem. Maar vooral, het artikel geeft inzicht in nog een andere opmerkelijke eigenschap van licht.