德国波恩大学的研讨人员研发了一种能够极度紧缩的光量子气体。他们的成果证明了量子物理中心理论的猜测。这些发现还将为可测量细小的力的新式传感器指明方向。这项研讨近来宣布在《科学》杂志上。
气体一般由在空中快速旋转的原子或分子组成，它与光十分类似。组成光的最基本的粒子便是光量子，简称光子。在某些方面，光子的行为类似于粒子。这些光子也能够被视为一种气体，可是，它的行为有些不同寻常：至少在理论上，咱们咱们能够在特定条件下几乎不费力气地紧缩它。
波恩大学使用物理研讨所（IAP）的研讨人员现在初次在试验中证明了这种作用。IAP的朱利安·施密特博士解说说：“为做到这一点，咱们将光量子储存在一个由镜子制成的小盒子里。里边放的光子越多，光子气体的密度就越大。”
一般的状况是：气体密度越大，就越难紧缩。阻塞的气泵也是如此：起先活塞能够很简单地被往下推，但到某些特定的程度，即便施加很大的力，它也很难再进一步移动。
但是，此次试验发现，这样的一种状况在某个时刻点上忽然发生了改变：一旦光子气体超过了特定的密度，它就能够忽然被紧缩，基本上没有阻力。施密特解说说，这种效应源于量子力学的规矩。原因是这些光量子表现出一种“含糊性”，即它们的方位有点含糊。当它们在高密度下互相十分挨近时，光子开端堆叠，紧缩这样的量子简并态气体变得简单得多。
假如堆叠足够多，光子会交融构成一种超级光子，即玻色—爱因斯坦凝集态。简而言之，这样的一个进程能够比作水的冻住：在液体状态下，水分子是无序的；而在冰点，则会有冰晶构成，终究很多冰晶合并成延伸的、高度有序的冰层。“有序冰岛”也是在玻色—爱因斯坦凝集体构成之前构成的，跟着光子的进一步添加，它们会渐渐的变大。
只有当这些“岛”扩展并有序延伸到包括光子的整个镜盒时，凝集态才会构成。这能够比作一个湖，在这个湖上，独立的漂浮冰岛终究结合在一起构成了一个一致均匀的外表。
为了发明一种具有可变粒子数和清晰温度的气体，研讨人员使用了“热浴”：将分子刺进镜盒中，以吸收光子。随后，它们发出新的光子，这些光子的温度略低于300开尔文（26.85摄氏度），大约是室温温度。
光子气体的密度一般不均匀，某些当地的粒子比别的的当地多得多。为客服这一妨碍，研讨人员在一个平底镜盒中捕捉光子，然后初次发明出均匀的光子气体。
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