Les photons pourraient-ils, particules légères, vraiment condenser ? Et comment se comportera cette « lumière liquide » ? La lumière condensée est un exemple de condensat de Bose-Einstein :la théorie existe depuis 100 ans, mais les chercheurs de l'Université de Twente ont maintenant démontré l'effet même à température ambiante. Pour ça, ils ont créé un miroir de petite taille avec des canaux dans lesquels les photons circulent réellement comme un liquide. Dans ces canaux, les photons essaient de rester groupés en choisissant le chemin qui conduit aux pertes les plus faibles, Et ainsi, dans un sens, démontrer un « comportement social ». Les résultats sont publiés dans Communication Nature .

Un condensat de Bose-Einstein (BEC) est typiquement une sorte d'onde dans laquelle les particules séparées ne peuvent plus être vues :Il y a une onde de matière, un superfluide qui se forme généralement à des températures proches du zéro absolu. Hélium, par exemple, devient un superfluide à ces températures, aux propriétés remarquables. Le phénomène a été prédit par Albert Einstein il y a près de 100 ans, basé sur le travail de Satyendra Nath Bose; cet état de la matière a été nommé pour les chercheurs. Un type de particule élémentaire qui peut former un condensat de Bose-Einstein est le photon, la particule lumineuse. Le chercheur de l'UT Jan Klärs et son équipe ont développé une structure miroir avec des canaux. La lumière traversant les canaux se comporte comme un superfluide et se déplace également dans une direction privilégiée. Des températures extrêmement basses ne sont pas nécessaires dans ce cas, et ça marche à température ambiante.

La structure est le bien connu interféromètre de Mach-Zehnder, dans lequel un canal se divise en deux canaux, puis rejoint à nouveau. Dans de tels interféromètres, la nature ondulatoire des photons se manifeste, dans lequel un photon peut être dans les deux canaux en même temps. Au point de réunification, il y a maintenant deux options :La lumière peut soit prendre un canal avec une extrémité fermée, ou un canal avec une extrémité ouverte. Jan Klärs et son équipe ont découvert que le liquide décide lui-même du chemin à suivre en ajustant sa fréquence d'oscillation. Dans ce cas, les photons essaient de rester ensemble en choisissant le chemin qui conduit aux pertes les plus faibles - le canal avec l'extrémité fermée. Vous pourriez l'appeler "comportement social, " selon le chercheur Klärs. D'autres types de bosons, comme les fermions, préfèrent rester séparés.

La structure du miroir ressemble un peu à celle d'un laser, dans lequel la lumière est réfléchie dans les deux sens entre deux miroirs. La principale différence réside dans la réflexion extrêmement élevée des miroirs :99,9985 pour cent. Cette valeur est si élevée que les photons n'ont aucune chance de s'échapper; ils seront à nouveau absorbés. C'est dans ce stade que le gaz photonique commence à prendre la même température que la température ambiante via la thermalisation. Techniquement parlant, elle ressemble alors au rayonnement d'un corps noir :le rayonnement est en équilibre avec la matière. Cette thermalisation est la différence cruciale entre un laser normal et un condensat de photons Bose-Einstein.

Dans les dispositifs supraconducteurs pour lesquels la résistance électrique devient nulle, Les condensats de Bose-Einstein jouent un rôle majeur. Les microstructures photoniques présentées maintenant pourraient être utilisées comme unités de base dans un système qui résout des problèmes mathématiques comme le problème du voyageur de commerce. Mais surtout, l'article montre un aperçu d'une autre propriété remarquable de la lumière.