Bonos universiteto (Vokietija) mokslininkai sugebėjo sukurti visiškai naują šviesos šaltinį. Specialistai fotonus atvėsino iki tokio taško, kuriame jie kondensuojasi į „superfotoną". Iki šiol buvo manoma, jog toks iš fotonų sudarytas vadinamasis Bose – Einšteino kondensatas realybėje yra neįmanomas.
Analogiškas „superdaleles" sukurti fizikams yra pavykę ir anksčiau, tačiau tai pirmasis kartas, kada šis procesas pritaikytas šviesai. Pavyzdžiui, jei atvėsintumėme gana kompaktiškai išdėstytus rubidžio atomus iki užtenkamai žemos temperatūros, jie greitai pradėtų elgtis tarsi viena dalelė. Fizikoje toks darinys yra vadinamas Bose-Einšteino kondensatu. Remiantis teoriniais samprotavimais, šis principas turėtų galioti ir fotonams. Tiesa, yra viena problema – vos pradėjus mažinti fotonų temperatūrą, šie tiesiog išnyksta.
Galbūt tai yra visiškai logiška – šviesa nėra tas objektas, kuris lengva pasiduotų temperatūros mažinimui. Siekiant iliustruoti šį teiginį, įsivaizduokite kaitrinę elektros lemputę. Jei į ją paduosite elektros srovę, metalo siūlelis įkais ir pradės skleisti skirtingų bangos ilgių šviesą – raudoną, geltoną ir mėlyną. Tiesa, šis mišinys yra sudarytas tokia proporcija, kad žmogaus akis jį suvokia kaip baltos spalvos spindulius. Mokslininkai tokio tipo šviesos temperatūrą matuoja remdamiesi teoriniu juodojo kūno modeliu: įkaitinus visiškai juodą kūną, šis pradės skleisti šviesą, kurios bangos ilgis priklausys nuo konkrečios temperatūros.
„Superfotono“ kūrėjai: Julianas Schmittas (kairėje), Janas Klaersas, Frankas Vewingeris ir Martinas Weitzas (dešinėje). Volkerio Lannerto/Bonos universitetas nuotr.
Atvėsinus juodąjį kūną iki tokio lygio, kai jis nebeskleidžia regimojo spektro šviesos, lieka tik infraraudonieji fotonai. Štai čia ir slypi fotonų „problema" – mažėjant temperatūrai ir spinduliavimo intensyvumui, mažėja ir fotonų skaičius. Taigi, norint sukurti iš fotonų sudaryta Bose – Einšteino kondensatą, reikia sugalvoti būdą, kaip mažinti jų temperatūrą, tuo pat metu išlaikant ir pakankamą fotonų temperatūrą.
Bonos universiteto mokslininkai atrado, jog norint apsaugoti fotonus nuo išnykimo, juos reikia priversti nuolat judėti. Specialistai šiuo tikslu panaudojo veidrodžius, tarp kurių buvo patalpintas ištirpinto pigmento molekulių sluoksnis. Fotonams atsispindint tarp veidrodžių, jie retkarčiais susiduria su pigmento molekulėmis; šios fotonus absorbuodavo ir vėl juos išspinduliuodavo, tačiau su kiekvienu ciklu fotonų temperatūra vis labiau mažėjo, kol galiausiai pasiekė kambario temperatūrą.
Trumpai apibendrinant, išradimas yra puikus dėl daugybės priežasčių. Pirmiausia būtina pažymėti, jog tai yra visiškai naujas šviesos šaltinis, kurį galima praktiškai pritaikyti pramonėje, ypač elektroninių integrinių grandynų gamybos sferoje. Šiuolaikinių lazerių bangos ilgis negali pasiekti ultravioletinio arba Rentgeno bangų diapazono; tuo tarpu išradimo autoriai įsitikinę, jog tai turėtų būti įmanoma naudojant naujuosius „superfotonus". Šis techninis lazerių ribotumas neleido toliau didinti silicio mikroschemų integracijos laipsnio, kurioms suformuoti naudojamas lazerinis ėsdinimas. Didesnio našumo elektronika - tai tik pradžia. Naujos rūšies šviesos šaltinį bus galima sėkmingai pritaikyti kuriant naujas medicininių skenerių, laboratorinės spektroskopijos bei fotogalvaninių elementų technologijas.
