Potrebbe fotoni, particelle di luce, condensa davvero? E come si comporterà questa "luce liquida"? La luce condensata è un esempio di condensato di Bose-Einstein:la teoria esiste da 100 anni, ma i ricercatori dell'Università di Twente hanno ora dimostrato l'effetto anche a temperatura ambiente. Per questo, hanno creato uno specchio di micro-dimensioni con canali in cui i fotoni fluiscono effettivamente come un liquido. In questi canali, i fotoni cercano di stare insieme come gruppo scegliendo il percorso che porta alle perdite più basse, e quindi, in un modo, dimostrare "comportamento sociale". I risultati sono pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

Un condensato di Bose-Einstein (BEC) è tipicamente una sorta di onda in cui le particelle separate non possono più essere viste:c'è un'onda di materia, un superfluido che tipicamente si forma a temperature prossime allo zero assoluto. Elio, Per esempio, diventa un superfluido a quelle temperature, con proprietà notevoli. Il fenomeno fu predetto da Albert Einstein quasi 100 anni fa, basato sul lavoro di Satyendra Nath Bose; questo stato della materia è stato chiamato per i ricercatori. Un tipo di particella elementare che può formare un condensato di Bose-Einstein è il fotone, la particella di luce. Il ricercatore UT Jan Klärs e il suo team hanno sviluppato una struttura a specchio con canali. La luce che viaggia attraverso i canali si comporta come un superfluido e si muove anche in una direzione preferita. In questo caso non sono necessarie temperature estremamente basse, e funziona a temperatura ambiente.

La struttura è il noto interferometro Mach-Zehnder, in cui un canale si divide in due canali, e poi si ricongiunge di nuovo. In tali interferometri, si manifesta la natura ondulatoria dei fotoni, in cui un fotone può trovarsi in entrambi i canali contemporaneamente. Al momento della riunificazione, ora ci sono due opzioni:la luce può prendere un canale con un'estremità chiusa, o un canale con un'estremità aperta. Jan Klärs e il suo team hanno scoperto che il liquido decide da solo quale percorso prendere regolando la sua frequenza di oscillazione. In questo caso, i fotoni cercano di stare insieme scegliendo il percorso che porta alle perdite più basse, il canale con l'estremità chiusa. Potresti chiamarlo "comportamento sociale, " secondo il ricercatore Klärs. Altri tipi di bosoni, come fermioni, preferisce restare separato.

La struttura dello specchio ricorda in qualche modo quella di un laser, in cui la luce viene riflessa avanti e indietro tra due specchi. La differenza principale sta nell'altissima riflessione degli specchi:99,9985 percento. Questo valore è così alto che i fotoni non hanno la possibilità di sfuggire; saranno assorbiti di nuovo. È in questo stadio che il gas fotonico inizia a prendere la stessa temperatura della temperatura ambiente tramite termalizzazione. Parlando tecnicamente, assomiglia quindi alla radiazione di un corpo nero:la radiazione è in equilibrio con la materia. Questa termalizzazione è la differenza cruciale tra un normale laser e un condensato di fotoni di Bose-Einstein.

Nei dispositivi superconduttori in cui la resistenza elettrica diventa zero, I condensati di Bose-Einstein svolgono un ruolo importante. Le microstrutture fotoniche ora presentate potrebbero essere utilizzate come unità di base in un sistema che risolve problemi matematici come il problema del commesso viaggiatore. Ma soprattutto, l'articolo mostra una visione di un'altra straordinaria proprietà della luce.