光量子气体的可压缩性研究

德国玻恩大学的Busley等人，在使用微结构化方法创建的平底镜盒中捕获光子，首次创建出均匀的光子量子气体。该团队测量了光子气体在相变到量子简并态附近的可压缩性，并确定了其状态方程。这项工作为研究室温下的奇异量子相提供了一个平台。相关成果于3月24日发表在《科学》杂志上。Busley等人使用两个间隔很近的反射镜，光子在反射镜之间来回反射。每个光子的大部分能量用于其来回运动，只留下少量能量用于其平行于反射镜的运动。这个限制使每个光子都具有一个有效的质量，即其的行为就像一个粒子—尽管是一个非常轻的粒子，质量只有一个电子的千万分之一。至关重要的是，在镜子之间有一种“染料”，可以不断吸收和发射光子。这种染料保持在室温下，使得光子气体在300 K下进入热力学平衡。Busley等人直接观察到随着盒子中光子数量的增加，玻色-爱因斯坦凝聚开始形成。起初，光子占据了许多不同的能量状态，这与麦克斯韦-玻尔兹曼分布相同（比如空气所遵循的统计分布）。然而，当光子总数达到一个临界值时，热激发态的布居就会饱和，额外的光子开始在低能态以宏观数目堆积起来。Busley等人通过倾斜其中一个限制镜来测量光子气体的可