Das superschnelle Flackern photonischer Bose-Einstein-Kondensate

25. Jänner 2014, 17:58
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Deutsche Physiker bestätigen im Experiment einen Effekt, der von der Theorie vorhergesagt wurde

Bonn - Unter geeigneten Bedingungen lassen sich viele tausend Photonen zu einem "Super-Photon" verschmelzen, einem photonischen Bose-Einstein-Kondensat. Theoretisch bereits vorhergesagt, gelang die praktische Herstellung erstmals einer Arbeitsgruppe um den Bonner Physiker Martin Weitz im Jahr 2010. Und inzwischen erbrachten die Forscher die Bestätigung einer weiteren Hypothese, wie die Universität Bonn berichtet: Nämlich der, dass photonische BEKs flackern.

Zur Erzeugung eines photonischen Bose-Einstein-Kondensats wird eine große Menge Photonen auf kleinem Raum zusammengepackt und gleichzeitig abgekühlt - etwa durch Zugabe von Farbmolekülen. Diese verschlucken "warme" Lichtteilchen und geben sie anschließend gekühlt wieder frei. Und dieser Prozess hält an: Immer wieder kollidieren einzelne Lichtpartikel mit den Farbstoff-Molekülen, werden von ihnen verschluckt und anschließend wieder ausgespuckt. Das photonische Bose-Einstein-Kondensat kann also in einem Moment aus 10.000 Photonen bestehen, ein paar Milliardstel Sekunden später nur noch aus 1.000 und danach wieder aus der vielfachen Anzahl. 

Hochgeschwindigkeitsflackern

"Die Intensität unserer Super-Photonen schwankt", sagt Weitz. "Mal leuchten sie stärker, mal weniger stark." Die Forscher, die ihre Ergebnisse in den "Physical Review Letters"vorgestellt haben, vergleichen den Effekt mit dem Flackern einer Kerzenflamme - wenn auch einem in höchster Geschwindigkeit: Die Intensität ändert sich viele hundert Millionen Mal pro Sekunde.

"Das ist auch ein fundamentaler Unterschied zu atomaren Bose-Einstein-Kondensaten", sagt Weitz. Um Atome zu kondensieren, muss man sie sehr stark abkühlen und genügend von ihnen auf kleinem Raum konzentrieren. Wenn man das tut, werden sie plötzlich ununterscheidbar: Sie verhalten sich wie ein einziges riesiges "Superteilchen". Solange dieses existiert, enthält es immer dieselbe Menge an Atomen. (red, derStandard.at, 25. 1. 2014)

 

 

 

  • Je mehr Farbstoffmoleküle zur Kühlung eingesetzt werden, desto mehr schwankt die Anzahl der Lichtteilchen in einem photonischen Bose-Einstein-Kondensat - es flackert.
    illustration: ag prof. weitz/uni bonn

    Je mehr Farbstoffmoleküle zur Kühlung eingesetzt werden, desto mehr schwankt die Anzahl der Lichtteilchen in einem photonischen Bose-Einstein-Kondensat - es flackert.

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