Совершенно новый источника света, представляющий собой "холодный" конденсат фотонов, впервые в истории удалось разработать физикам из университета Бонна.
До сих пор считалось, что фотоны - частицы электромагнитного излучения - не могут вести себя как атомы обычного вещества. Если фотон остывает, он исчезает, а вместе с ним пропадает и свечение. Однако ученые сумели охлдить и при этом удержать фотоны в специальном устройстве. А полученный источник света можно будет использовать при разработке принципиально новых типов лазеров или для многократного повышения эффективности солнечных панелей, составляющих основу систем для переработки света в электроэнергию, сообщает "РИА Новости" со ссылкой на материал в Nature. Элементы, смоделированные на основе фотонных конденсатов, смогут вырабатывать электричество даже в условиях пасмурной погоды. В настоящее время концентрировать солнечный свет при облачности можно только с помощью оптических линз.
Первые успешные эксперименты, принципиально демонстрирующие возможность создания так называемого конденсата Бозе-Эйнштейна, были проведены американскими учеными почти 15 лет назад. Однако тогда удалось конденсировать лишь атомы металлов. Охлажденные до близких к абсолютному нулю температур, они могли сохранять свою энергию, так как удерживались в специальной ловушке. За эти эксперименты физики из США получили Нобелевскую премию 2001 года.
Чтобы показать, что получить конденсат Бозе-Эйнштейна можно и с помощью фотонов, немецкие физики разработали специальную камеру, стенки которой представляли собой два вогнутых зеркала. Микронные размеры этой камеры позволили ученым ограничить перемещение фотонов в пространстве внутри нее. Внутреннее пространство камеры было заполнено органическим красителем, который поглощал и излучал вновь впускаемые в камеру фотоны с помощью коротких лазерных импульсов. Так исследователям удалось добиться формирования равновесного энергетического состояния фотонов находящихся в ловушке при комнатной температуре.
Потом специалисты начали увеличивать количество фотонов в ловушке, делая источник света на входе в нее немного ярче. При этом нарастало количество частиц света, принимающих участие в формировании энергетического равновесия до тех пор, пока фотонов не стало слишком много. Эти "лишние" частицы, не имеющие возможности вступить в процесс образования энергетического равновесия с другими фотонами, начали образовывать конденсированную фазу, переходя в одно и то же состояние с наименьшей возможной энергией. Обнаружить ее формирование ученые смогли по появлению яркого лазерного луча желтого цвета на выходе из ячейки, тогда как источник для насыщения ловушки частицами имел зеленую окраску.
Теория существования подобного конденсата базируется на работах Альберта Эйнштейна и другого известного физика Шатьендраната Бозе. Первые предположения о возможности замедления атомов без потери их энергии были высказаны еще в 1925 году. |
