Physiker haben gezeigt, dass nur 7 Quantenteilchen benötigt werden, dass sie sich so verhalten, als wären sie in eine Milliardenmenge eingetaucht. In großem Maßstab durchläuft die Materie verschiedene Umwandlungen, sogenannte Phasenübergänge, bei denen (zum Beispiel) Wasser in Eis oder Dampf übergeht. Forscher sind es gewohnt, solche Dinge in großen Mengen von Molekülen zu sehen, aber niemals in einem so kleinen Haufen.
In einer neuen Studie verfolgten die Wissenschaftler Phasenübergänge in Systemen, die durch sieben Lichtteilchen (Photonen) dargestellt werden, die einen exotischen Aggregatzustand erlangt haben - das Bose-Einstein-Kondensat (BCE). Es ist ein physikalischer Zustand, den die Materie bei ultrakalten Temperaturen erreicht, in dem sich die Partikel zu vermischen beginnen und gemeinsam wirken.
Da Photonen Lichtpakete sind, werden sie aus Energie und nicht aus Materie erzeugt, was es seltsam macht, die Phase zu ändern. Bereits 2010 konnten deutsche Forscher zeigen, dass sich leichte Partikel wie CBA verhalten können. Um die Photonen einzufangen, erstellten Wissenschaftler eine kleine Spiegelkamera und füllten sie mit farbiger Farbe. Wenn Lichtteilchen auf die Farbstoffteilchen aufprallten, absorbierten diese die erste und emittierten sie erneut. Aus diesem Grund brauchten die Photonen mehr Zeit, um sich um die Kamera zu bewegen, was sie tatsächlich verlangsamte. Infolgedessen wurde die Kamera zu einem Raum, in dem Forscher Photonen träge machen und sie in kurze Entfernungen bringen konnten. Als Ergebnis wurde deutlich, wie die Photonen anfangen, CBE zu kontaktieren und zu demonstrieren. In einem kürzlich durchgeführten Experiment wollte das Team herausfinden, wie viele Photonen mindestens für solche Aktionen erforderlich sind. Mit einem feinen Laser pumpten sie nacheinander Photonen in eine ähnlich gefüllte Farbstoffspiegelfalle und beobachteten das Verhalten der Mischung. Es stellte sich heraus, dass im Durchschnitt 7 Photonen ausreichen, um einen CBE zu bilden. Diese niedrige Schwelle ist notwendig, um den Beginn eines Phasenübergangs zu bestimmen.
Wissenschaftler haben einige Unterschiede in der Mikro-CBA von Phasenübergängen mit einer größeren Anzahl von Partikeln festgestellt. Wenn sich das Eis mehr als bis zum Schmelzpunkt erwärmt, scheint es augenblicklich von einer festen in eine flüssige Form überzugehen. Mit der Teilnahme von nur 7 Photonen wird dieser Prozess jedoch schrittweise durchgeführt.
