Физики нашли критическое масштабирование в двумерном газе фотонов

Группа физиков из Боннского, Гейдельбергского и Национального автономного университета Мексики обнаружила явление критического масштабирования в двумерном газе фотонов. Итоги исследования были опубликованы в научном издании Science Advances, а подробное описание эксперимента предоставил портал Phys.org.

В ходе работы ученые зафиксировали резкое увеличение термодинамических параметров системы непосредственно перед началом конденсации Бозе-Эйнштейна. Эксперимент включал измерение пространственных корреляций газа световых частиц внутри специальной зеркальной ловушки. Это дало возможность рассчитать критический показатель, который описывает рост корреляционной длины при изменении температуры.

Для процесса охлаждения фотонов применялся оптический микрорезонатор с раствором красителя. Молекулы вещества поглощали и переизлучали свет, приводя частицы к термализации перед их переходом в квантовую фазу. Одно из зеркал устройства было предварительно обработано лазерным лучом для создания потенциала коробчатой формы. Камера регистрировала угловое распределение света, а полученные данные анализировались с помощью метода преобразования Фурье.

Результаты подтвердили, что фотонные газы являются отдельным универсальным классом физических систем. Как и при явлении опалесценции, сопровождающемся помутнением воды в критической точке, фотонный газ показывает быстрое увеличение корреляционной длины. Эти выводы расширяют теоретическую базу фазовых переходов и открывают новые перспективы для исследований неравновесных систем и развития оптики.