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超级光子

王朝百科·作者佚名  2012-05-08  
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物理学家创造出超级光子,可能用作新型光源

Bonn大学的物理学家们的的确确地用全新的眼光来看待事物(不知是否有双关,寻找全新的光)。通过巧妙地应用镜子和精妙的科学方法来冷却光子至“超级光子”状态,科学家们创造出了一种全新的光源。而到目前为止,由光子构成的所谓的波色-爱因斯坦聚集态仍然是不可能得到的。

很多“超级粒子”已经被创造出来很多了,但是通过光子来制造“超级粒子”还是头一遭。例如(想要创造超级粒子)只要把铷原子们在狭小的空间内冷却到足够低的温度,它们就会变得不可区分,象一个粒子似的运动(这就是所谓的波色-爱因斯坦聚集态)。理论上来说,这个原理同样也适用于光子,但实际上却并非如此。当你将光子冷却,光子就会消失。或许就如同所预料的那样,光可不是很容易就可以冷却的。

试想下灯泡,如果接通了电流,灯丝会变热继而发出不同颜色的光-从红到黄再到蓝色。科学家们测量了这种光--热关系,它符合黑体这一理论模型。黑体只有在被加热到一定温度后它才会发光,而所发光波长则依赖于黑体的温度。

当黑体变冷的时候,在一定的温度以下,它就不会再发出可见光而是放出红外光子。而这就是光子(在制造“超级光子”方面)的问题所在,当温度和辐射强度降低的时候,光子数目也同样降低。即保证光子数目,又将光子降温一直以来都是通过光子制造波色-爱因斯坦聚集态最基本问题所在。

保证光子不消失的关键是保证它们一直运动。Bonn大学的研究组通过用两面镜子来回反射光子(来保证光子保持运动)。而两个反射面(镜子)之间的有溶解的色素不时与光子碰撞,每一次碰撞色素分子会先吸收光子然后在把光子释放出去。而每经过一次碰撞,光子的温度会慢慢地趋近于色素分子的温度,进而降温至室温,而且光子在这一过程中不会消失。

从物理学角度而言,这个发现在很多方面都很有价值。最值得一提的是,这是一种全新的光源,可以有很多的工业应用,尤其是在芯片制造业。现如今,激光没有办法采用短波长光,例如紫外和x射线。但是如果(紫外线或x射线)是以波色-爱因斯坦聚集态形式的话,科学家们说是有可能的。

不能采用更短波长的激光进行芯片刻蚀已经限制了(芯片制造商)在硅晶上设计更精细的电路。更精细的刻蚀技术可以孕育更高性能的微芯片,而这仅仅是开始。一旦你创造了一种新型的光源,不论是医学成像或者是实验室的光谱分析再到光电池都将受益匪浅

 
 
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