Können Sie sich einen Lichtfluss vorstellen? Sprudelt das Wasser und sieht aus wie goldenes Licht aus zerbrochenen Lampen? Nun, diese Fantasie ist, obwohl sie fast aus der Fiktion stammt, überraschend nah an einer Realität, die die Wissenschaft bereits zu entschlüsseln begonnen hat: der Möglichkeit. Licht verhält sich „fast“ wie eine Flüssigkeit. In Laboren auf der ganzen Welt haben Wissenschaftler gezeigt, dass Licht unter bestimmten Bedingungen wie ein Fluss fließen kann, ein Phänomen, das neue Grenzen zwischen Physik und Technologie eröffnet.
Was ist flüssiges Licht?
Flüssiges Licht ist ein faszinierendes Phänomen, das die Eigenschaften von Licht mit denen von Flüssigkeiten verbindet. Stellen Sie sich einen besonderen Objekttyp vor, in dem sich Teilchen gemeinsam bewegen Mit perfekter Harmonie, als ob sie zusammengehören. Es ist bekannt Bose-Einstein-Kondensator (BEC). Im Allgemeinen werden diese Kondensate von Gasatomen bei sehr niedrigen Temperaturen gebildet. Wissenschaftler haben jedoch herausgefunden, wie man sie herstellt leichte Teilchen.
Gefunden in speziellen Partikeln namens Magie des flüssigen Lichts Stangen, die sich unter bestimmten Bedingungen wie Flüssigkeiten verhalten können. Um flüssiges Licht zu erzeugen, legen Wissenschaftler also sehr dünne Materialien zwischen superreflektierende Gläser und bombardieren sie mit sehr kurzen Laserpulsen. Auf diese Weise erreichen sie Ein Photonenpaar Es bewegt sich im Einklang mit den anderen und bildet eine Verdichtung der Polaritäten, auch flüssiges Licht genannt.
Das Erstaunlichste am flüssigen Licht ist jedoch seine Effizienz Fließen ohne Widerstand. Im Gegensatz zu normalen Flüssigkeiten, die durch Reibung Wellen und Wirbel erzeugen, bewegt sich flüssiges Licht, ohne Energie zu verlieren oder auf Hindernisse zu stoßen. Gefällt mir dieses Verhalten SuperflüssigkeitenDort bewegen sich die Teilchen geordnet und synchronisiert.
Der Fluss der Polarisatoren stößt in superflüssigen Zuständen (oben) auf ein Hindernis, in supraflüssigen Zuständen jedoch nicht (unten).
Weg zur Entdeckung
Die Entdeckung des flüssigen Lichts ist zweifellos das Ergebnis jahrzehntelanger Forschung in der Quantenphysik und Optik. Alles begann in den 1920er Jahren mit der Untersuchung des Bose-Einstein-Kondensats, eines Teilchenzustands, durch Albert Einstein und Satyendra Nath Bose. werden auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt. Doch im Jahr 2017 gelang einem Team unter der Leitung von Daniele Sanvito vom CNR NANOTEC Nanotechnology Institute in Italien ein großer Durchbruch in Richtung flüssiges Licht. Flüssiges Licht bei RaumtemperaturUnd. Dies war möglich, weil zwischen zwei hochreflektierenden Spiegeln ein ultradünner Film aus organischen Molekülen verwendet wurde, der mit sehr kurzen Laserpulsen beschossen wurde.
Daher ermöglichte die Polarisationsbildung unter diesen Bedingungen den Photonen, wie a zu wirken Überschüssige Flüssigkeitfließend Keine Reibung oder Viskosität. Dies war zweifellos ein revolutionärer Fortschritt, da er zeigte, dass Superfluidität, die bis dahin nur in sehr kalten Flüssigkeiten wie flüssigem Helium beobachtet wurde, auch in leichten und zugänglichen Temperatursystemen möglich ist. Diese Entdeckung öffnete eine Vielzahl von Türen Forschung Eigenschaften von flüssigem Licht und seine möglichen technologischen Anwendungen.
Auf diesem Weg ist jedoch die internationale Zusammenarbeit unerlässlich. Verschiedene Gruppen von Institutionen wie der École Polytechnique de Montreal in Kanada oder der Aalto-Universität in Finnland haben maßgeblich zum Verständnis dieses Phänomens beigetragen. Entwickelte Experimente und Theorien haben eine bereitgestellt Verständnis Ein tieferes Verständnis darüber, wie Photonen entstehen Quantenflüssigkeit Und sie legen den Grundstein für zukünftige Anwendungen in vielen Bereichen.
Jenseits des Labors
Also, in Computer Y Elektronikwird die Entwicklung optischer Computer mit flüssigem Licht ermöglichen, die viel schneller und effizienter sind als aktuelle. Durch die Ausnutzung der Eigenschaften der Supraflüssigkeit können diese Geräte Informationen ohne Energieverlust und ohne übermäßige Hitze übertragen, die die Leistung herkömmlicher elektronischer Systeme einschränkt. Diese Technologie wird nicht nur die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöhen, sondern auch den Stromverbrauch erheblich senken und so den Weg für die Entwicklung leistungsstärkerer Geräte ebnen. Nachhaltig und umweltfreundlich.
Auch im Feld Telekommunikation Und das PhotonikFlüssiges Licht wird die Art und Weise verändern, wie wir Daten übertragen und verarbeiten. Auf flüssigem Licht basierende Kommunikationssysteme können eine viel höhere und schnellere Datenübertragungskapazität ohne die Verlustleistungsprobleme bieten, mit denen aktuelle Technologien konfrontiert sind. Auch die Fähigkeit der Stöcke, sich ohne Reibung zu bewegen, kann die Effizienz und Flexibilität verbessern. Optische GeräteDies ermöglicht die Entwicklung flexibler und holografischer Displays und fortschrittlicher Sensoren für medizinische und chemische Detektionsanwendungen.
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