Конденсат Бозе — Эйнштейна создали за 100 фемтосекунд

Исследователи из университетов Аалто и Восточной Финляндии смогли получить конденсат Бозе — Эйнштейна за рекордно малое время — всего 100 фемтосекунд. Кроме того, такой конденсат позволяет получать очень яркий световой пучок и исследовать это состояние материи более подробно. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.

Конденсат Бозе — Эйнштейна возникает, когда бозоны — элементарные частицы с целым значением спина — охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю. Такое состояние характеризуется тем, что большая часть атомов в системе находится в состояниях с минимальной энергией, что позволяет наблюдать квантовые эффекты на макроскопическом уровне.

Это состояние вещества ученые предсказали еще в начале прошлого века, однако непосредственно наблюдать его удалось только в 1995 году. Для наблюдения этих конденсатов исследователи использовали различные системы, например газы из атомов щелочных металлов или специальные полупроводниковые структуры. Однако ни одна из этих фаз не возникала так быстро, как конденсат Бозе — Эйнштейна авторов новой работы.

Вначале авторы провели несколько экспериментов, анализ которых показал, что релаксация энергии в системе — это сильно стимулированный процесс. Это означает, что взаимодействие фотонов, приводящее к конденсации, ускоряется при увеличении числа фотонов. Такое явление является ключом к ускорению. На следующем этапе ученые хотели показать, что конденсация действительно происходит рекордно быстро, так как даже лучшие лабораторные камеры не позволяют достичь такого высокого временного разрешения.

Авторы показали, что при импульсе длиной 50 фемтосекунд конденсат образовывался, но, если его длина увеличивалась до 300 фемтосекунд, этого состояния уже не наблюдалось. Это указывало на то, что конденсат образуется где-то в промежутке между этими двумя значениями. Кроме того, авторы показали, что новый конденсат производит когерентный световой пучок, который в 100 тысяч раз ярче, чем первый поверхностный плазмонный поляритонный конденсат, который исследователи получили два года назад. По их словам, такая яркость пучка позволяет исследовать такие квантовые системы более глубоко и подробно.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.