Fizycy stworzyli egzotyczny jednowymiarowy gaz. Uwięzili fotony, tworząc stan materii znany jako kondensat Bosego-Einsteina (BEC). Zachowanie materii różni się w zależności od tego, czy jest ona ograniczona do jednowymiarowej kolejki, czy może swobodnie rozprzestrzeniać się w przestrzeni dwuwymiarowej.

Aby określić punkt, w którym to zachowanie zmienia się w układzie kwantowym, badacze z Uniwersytetu w Bonn i Uniwersytetu w Kaiserslautern-Landau przeprowadzili eksperyment, badając, jak przejście do jednowymiarowego ograniczenia wpływa na właściwości gazu podczas jego ochładzania i zmiany fazy.

Kondensat Bosego-Einsteina powstaje, gdy niektóre cząstki, takie jak fotony, są schładzane i uwięzione w przestrzeni, co zmusza je do porzucenia swojej indywidualności, tworząc gaz o wspólnej tożsamości kwantowej. Przejście w ten stan jest trudniejsze, gdy cząstki mają mniej wymiarów do swobodnego poruszania się.

Aby stworzyć jednowymiarowy gaz, naukowcy użyli mikronaczynia wypełnionego roztworem barwnika i uwolnili do niego fotony za pomocą lasera, co umożliwiło ich schłodzenie. Ściany naczynia były pokryte materiałem odbijającym, co ograniczało falowe właściwości fotonów. Następnie badacze wprowadzili mikroskopijne wypustki wzdłuż ścian naczynia przy użyciu przezroczystego polimeru, stopniowo ograniczając swobodę fotonów.

Wyniki potwierdziły teoretyczne przewidywania dotyczące formowania kondensatu Bosego w różnych wymiarach. Ustalono, że jednowymiarowe gazy fotonowe nie mają precyzyjnego punktu kondensacji z powodu znacznego ograniczenia ruchu fotonów. Eksperyment otwiera drzwi do dalszych badań nad fundamentalnymi zachowaniami tych niezwykłych stanów materii.

Źródło: Science Alert