Verdens hurtigste Bose-Einstein kondensat skabt

Forskere har skabt et Bose-Einstein-kondensat med rekordhastighed, skaber den fascinerende fase af stof på omkring 100 femtosekunder. For at få en idé om hvor hurtigt det er, hundrede femtosekunder i forhold til et sekund er forholdsmæssigt det samme som en dag i forhold til universets alder. Projektet var resultatet af et samarbejde mellem Aalto University og University of Eastern Finland.

Bose-Einstein-kondens er et kvantefænomen, hvor et stort antal partikler begynder at opføre sig som om de var en. Albert Einstein og Satyendra Nath Bose forudsagde denne fascinerende adfærd i begyndelsen af ​​sidste århundrede. Mange forskellige systemer, som gasser af alkali -atomer eller halvledere koblet med lys, er blevet brugt til at observere disse kondensater. Ingen af ​​dem bliver til, imidlertid, lige så hurtigt som de finske forskeres Bose-Einstein-kondensat.

Bose-Einstein-kondensater sammensat af lys ligner lasere og er særligt lovende for informations- og kvanteteknologier. Informationsoverførslen af ​​internettet i dag er afhængig af den høje lyshastighed. I princippet, lys kan også bruges til at levere ultrahurtig computing med lavt energiforbrug, men for at opnå dette kræver det at skubbe grænserne for, hvad vi ved om lysets vekselvirkning med stof.

I vores hverdag, vandmolekyler af fugtig luft kondenserer på overfladen af ​​en kold øldåse. Tilsvarende i kvanteverdenen, partikler skal finde en måde at miste deres energi for at kondensere til den lavest mulige energitilstand. Denne proces tager typisk tid fra tusinder af et sekund til billioner af et sekund. Hvordan var det muligt at danne et kondensat endnu hurtigere?

"Efter omhyggelig analyse af vores måledata, vi indså, at energiafslapningen i vores system er en stærkt stimuleret proces. Det betyder, at den effektive interaktion mellem fotoner, hvilket fører til kondens, accelererer, når antallet af fotoner stiger. Et sådant fænomen er nøglen til at fremskynde, "forklarer Aaro Väkeväinen, der afsluttede sin ph.d. -grad med disse resultater. En anden udfordring var at bevise, at kondens faktisk sker med rekordhastighed, da selv avancerede laboratoriekameraer mangler denne tidsopløsning. "Da vi pumpede energi ind i molekylerne i 50 femtosekunder, kondensatet blev observeret. Men med 300 femtosekund pumpepuls så vi det ikke, som indikerede, at kondensationen skal udløses endnu hurtigere, ”siger doktorand Antti Moilanen.

"Dette kondensat producerer en sammenhængende lysstråle, der er 100.000 gange lysere end det første overfladeplasmon polariton -kondensat, vi observerede i et metal -nanorod -array for to år siden, "kommenterer akademiprofessor Päivi Törmä. Det store antal fotoner i strålen tillader klar observation af fordelingen af ​​fotoner ved forskellige energier, som blev forudsagt af Bose og Einstein, som vist på figuren. "Strålens lysstyrke gør det lettere at udforske nye områder inden for grundforskning og applikationer med disse kondensater, "fortsætter hun. En opfindelse, der stammer fra gruppens kondensatforskning, har netop fået patent og vil blive videreudviklet.