Nếu cách làm lạnh các nguyên tử Rubidium và cô đặc một số lượng vừa đủ của chúng trong một khoảng không nén, những phân tử này sẽ đột ngột trở nên không thể phân biệt được. Chúng hoạt động giống như “một siêu hạt” đơn khổng lồ. Các nhà vật lý gọi đó là chất ngưng Bose-Einstein. Đối với các hạt ánh sáng, hay photon, cơ chế này cũng sẽ hoạt động. Nhưng thật không may, ý tưởng này phải đối mặt với một thách thức cơ bản. Đó là, khi các photon bị làm lạnh thì chúng biến mất. Cho tới vài tháng trước, dường như vẫn không thể làm lạnh ánh sáng trong khi lại đồng thời cô đặc chúng. Tuy nhiên, giờ đây các nhà nghiên cứu của Đức đã thực hiện được công việc này.
Khi một sợi tóc vonfram của bóng đèn bị nung nóng, nó phát sáng, đầu tiên là đỏ, sau là vàng và cuối cùng là hơi xanh. Vì vậy, mỗi màu ánh sáng có thể được coi là “nhiệt độ hình thành” Ánh sáng xanh da trời ấm hơn ánh sáng đỏ, nhưng vonfram phát sáng khác với sắt. Đó là lý do các nhà vật lý có thể chia độ nhiệt độ màu sắc dựa trên một vật thể mô hình lý thuyết, được gọi là thể đen. Nếu thể này bị nung nóng tới nhiệt độ 5.500oC, nó sẽ có cùng màu với ánh nắng vào lúc giữa trưa. Nói cách khác, ánh nắng giữa trưa có nhiệt độ là 5.500oC. Khi thể đen bị làm lạnh, nó sẽ ở một điểm bức xạ không còn ở phạm vi hữu hình, thay vì vậy, nó sẽ chỉ phát ra những photon hồng ngoại vô hình. Đồng thời, cường độ bức xạ của nó sẽ giảm. Số lượng các photon trở nên nhỏ hơn khi nhiệt độ giảm. Việc này gây ra khó khăn cho các nhà khoa học để có số lượng các photon lạnh cần cho chất ngưng Bose Einstein xảy ra.
Tuy vậy, các nhà nghiên cứu Đức đã thành công bằng cách sử dụng hai gương phản quang cao giữa chúng họ giữ bật nảy một chùm ánh sáng về phía trước và sau. Giữa hai bề mặt phản chiếu này có các phân tử sắc tố được hòa tan mà các photon đập vào chúng theo chu kỳ. Ở những va đập này, các phân tử “nhai nuốt” các photon và sau đó “khạc nhổ” chúng ra lại lần nữa. Trong quá trình này, các photon chịu trách nhiệm về nhiệt độ của chất lỏng. Chúng làm lạnh lẫn nhau xuống mức nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ phòng theo cách này và chúng thực hiện quy trình này mà không bị tiêu tan. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một số lượng các photon giữa hai tấm gương bằng cách kích thích dung dịch sắc tố nhờ sử dụng tia laser. Việc này cho phép họ cô đặc các hạt photon bị làm lạnh đến mức mà chúng cô lại thành một “siêu photon”. |