Plyny jsou, na rozdíl od kapaliny, poměrně dobře stlačitelné. Platí pro ně jednoduché pravidlo – čím je plyn hustší, tím je obtížněji stlačitelný. Jak se ale ukazuje, toto pravidlo není absolutní. Fyzici německé Universität Bonn vytvořili plyn z fotonů. Fotony v tomto případě fungují podobně jako atomy či molekuly v běžném plynu.
Vedoucí výzkumného týmu Julian Schmitt a jeho kolegové postavili optický mikrorezonátor, prostor ohraničený zrcadly, do něhož „pumpovali“ fotony. Fotonový plyn se nejprve choval dle zmíněného pravidla a s rostoucí hustotou fotonů byl obtížněji stlačitelný. Když ale tento svérázný plyn dosáhl určité hustoty, najednou se to změnilo. Fotonový plyn se náhle stal naprosto stlačitelným, bez patrného odporu.
Jak vysvětluje Schmitt, jde o fyzikální kouzlo z hájemství kvantové mechaniky. Fotony jsou poněkud rozostřené svým výskytem v prostoru. Když se za větších hustot dostanou blíž k sobě, tak se jejich pozice začnou překrývat. Vznikne kvantový degenerovaný plyn, který je stlačitelný jedna báseň. Fotony vlastně splývají do jediného superfotonu, tedy do fáze Boseho-Einsteinova kondenzátu.
Podobné fotonové plyny jsme již viděli dříve. Obvykle ale nejsou příliš homogenní a jejich koncentrace se v různých místech liší. Příčinou bývá tvar zařízení, v němž takový plyn vznikne. Jak uvádí první autor studie Erik Busley, s kolegy použili mikrorezonátor s mikrostrukturovaným plochým dnem. Díky tomu jako první vytvořili homogenní kvantový fotonový plyn.
Výsledky experimentů Schmittova týmu mají význam pro základní výzkum. Kromě toho ale nabízejí i zajímavé praktické využití v podobě nových senzorů pro měření nepatrných sil.
Video: Physicists create extremely compressible "light gas"
Literatura