Фотоны предпочитают коллективное поведение при достижении определённого порога
Исследователи из Боннского университета обнаружили, что фотоны — частицы света — демонстрируют коллективное поведение только после достижения определённого порога численности. При малом количестве они распределяются случайным образом между двумя возможными состояниями, но по мере увеличения их числа начинают предпочитать состояние, которое уже выбрало большинство.
При малом количестве фотоны распределяются равномерно (слева). Чем их больше, тем более предпочтительным становится правое состояние (в центре и справа). Автор: рабочая группа профессора Вайца/Университет Бонна
Эксперимент проводился с охлаждёнными фотонами, которые помещали в среду с двумя слегка различающимися энергетическими уровнями (условно — двумя «столами»). Первые частицы распределялись почти случайно, но когда их число достигало нескольких десятков, новые фотоны начинали с высокой вероятностью присоединяться к большинству. При сотнях частиц практически все выбирали одно и то же состояние.
Профессор Мартин Вайц объясняет: «Хотя нижний энергетический уровень был чуть более популярен, разница была незначительной, пока фотонов было мало. Но как только их число увеличилось, новые частицы стали явно предпочитать "стол" с большим количеством "посетителей"».
Перспективы для создания мощных лазеров
Это коллективное поведение фотонов может быть использовано для разработки сверхмощных лазерных источников. Для эффективного сложения энергии нескольких лазеров необходимо, чтобы их световые волны были синхронизированы — находились в фазе. Использование естественной склонности фотонов к коллективизму могло бы упростить эту задачу.
«Наши результаты показывают, что это возможно, — говорит Вайц. — Однако до практической реализации технологии ещё далеко».
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
0 комментариев