Forskere opretter nyt Bose-Einstein-kondensat

Forskere ved Aalto University, Finland, har skabt et Bose-Einstein-kondensat af lys kombineret med metalelektroner, såkaldte overfladeplasmon polaritoner. For næsten 100 år siden, Albert Einstein og Satyendra Nath Bose forudsagde, at kvantemekanik kunne tvinge et stort antal partikler til at opføre sig i fællesskab, som om de kun var en enkelt partikel. Denne form for stof blev kaldt en Bose-Einstein-kondens, og det var først i 1995, at forskere skabte det første sådanne kondensat af en gas af alkali -atomer.

Selvom Bose-Einstein-kondensationer er blevet observeret i flere systemer, forskere skubber fænomenets grænser - til hurtigere tidsskalaer, højere temperaturer, og mindre størrelser. Efterhånden som det bliver lettere at oprette disse kondensater, flere spændende ruter åbner for nye teknologiske applikationer. Nye lyskilder, for eksempel, kunne være ekstremt lille i størrelse og tillade hurtig behandling af oplysninger.

Aalto -forskere lavede kondenserede partikler af blandinger af lys og elektroner i bevægelse inden for guldnanoroder arrangeret i et periodisk array. I modsætning til de fleste tidligere eksperimentelle Bose-Einstein-kondensater, det nye kondensat behøver ikke at blive afkølet til temperaturer nær absolut nul - fordi partiklerne for det meste er lette, kondensen kunne induceres ved stuetemperatur.

"Guld -nanopartikel -arrayet er let at oprette med moderne nanofabrikationsmetoder. I nærheden af ​​nanoroderne, lys kan fokuseres i små mængder, selv under lysets bølgelængde i vakuum. Disse funktioner giver interessante muligheder for grundlæggende undersøgelser og anvendelser af det nye kondensat, "siger akademiprofessor Päivi Törmä.

Den største hindring for at opnå bevis for den nye form for kondensat er, at det bliver ekstremt hurtigt. "Ifølge vores teoretiske beregninger, kondensatet dannes kun i et picosekund, ”siger doktorand Antti Moilanen.

"Hvordan kunne vi nogensinde verificere eksistensen af ​​noget, der kun varer en billionion af et sekund?"

Vender afstand til tid

En central idé var at starte kondensationsprocessen med et spark, så partiklerne, der danner kondensatet, ville begynde at bevæge sig.

"Når kondensatet tager form, det vil udsende lys i hele guld -nanorod -arrayet. Ved at observere lyset, vi kan overvåge, hvordan kondensen forløber i tide. Sådan kan vi vende afstand til tid, "forklarer personaleforsker Tommi Hakala.

Det lys, som kondensatet afgiver, ligner laserlys. "Vi kan ændre afstanden mellem hver nanorod for at kontrollere, om Bose-Einstein-kondens eller dannelsen af ​​almindeligt laserlys forekommer. De to er nært beslægtede fænomener, og at kunne skelne mellem dem er afgørende for grundforskning. De lover også forskellige former for teknologiske applikationer, "forklarer professor Törmä.

Både lasning og Bose-Einstein-kondens giver lyse stråler, men lysets sammenhæng har forskellige egenskaber. Disse, på tur, påvirke måderne, hvorpå lyset kan indstilles til at opfylde kravene i en bestemt applikation. Det nye kondensat kan producere lyspulser, der er ekstremt korte og kan tilbyde hurtigere hastigheder til informationsbehandling og billedbehandling. Akademiprofessor Törmä undersøger allerede sådanne udsigter.