Standort: science.ORF.at / Meldung: ""Super-Photon" als neue Lichtquelle"

Künstlerische Darstellung eines Super-Photons

"Super-Photon" als neue Lichtquelle

Deutschen Physikern ist es gelungen, eine völlig neue Lichtquelle herzustellen: ein Bose-Einstein-Kondensat aus Photonen. Die Methode eigne sich möglicherweise zur Konstruktion neuartiger laserähnlicher Lichtquellen, die im Röntgenbereich leuchten.

Quantenoptik 25.11.2010

Weil ihr Licht kurzwelliger ist als herkömmliche Laser könnte ihr Einsatz auch zum Bau leistungsfähigerer Computerchips führen.

Gekühlte Photonen verschwinden

Ein Bose-Einstein-Kondensat kann etwa mit Rubidium-Atomen hergestellt werden. Wenn man diese Atome sehr stark abkühlt und genügend von ihnen auf kleinem Raum konzentriert, werden sie ununterscheidbar. Sie verhalten sich dann wie ein einziges riesiges Superteilchen.

Die Studie in "Nature":

"Bose-Einstein condensation of photons in an optical microcavity" von Jan Klaers et al.

Dies galt bisher mit Photonen als nicht machbar. Denn wenn Photonen abgekühlt werden, verschwinden sie. Licht zu kühlen und gleichzeitig zu konzentrieren, schien also unmöglich. Die Physiker um Jan Klärs von der Universität Bonn haben es jetzt dennoch möglich gemacht.

Es gelang ihnen mittels zweier hochreflektierender Spiegel, zwischen denen ein Lichtstrahl hin und her wanderte. Durch die Kollision mit löslichen Farbmolekülen, wurden die Photonen langsam abgekühlt. Mit Hilfe eines Lasers wurde dann die Anzahl so weit erhöht, dass die abgekühlten Lichtteilchen zu einem "Super-Photon" kondensierten.

Laser mit kurzwelligem Licht

Gegenüber herkömmlichen Lasern hat die neue Lichtquelle einen entscheidenden Vorteil: "Wir können heute keine Laser herstellen, die sehr kurzwelliges Licht erzeugen - also etwa UV- oder Röntgenlicht", erklärt Klärs. "Mit dem photonischen Bose-Einstein-Kondensat sollte das dagegen gehen."

Heute nutzen Chip-Designer Laserlicht, um logische Schaltkreise in ihre Halbleitermaterialien zu gravieren. Wie fein diese Strukturen sein können, wird unter anderem von der Lichtwellenlänge begrenzt. Langwellige Laser eigenen sich für Feinarbeiten weniger gut als kurzwellige. Das sei, als wolle man einen Brief mit einem Malerpinsel unterschreiben, so die Physiker.

Röntgenstrahlung dagegen ist viel kurzwelliger als sichtbares Licht. Mit Röntgenlasern ließen sich daher auf derselben Siliziumfläche erheblich komplexere Schaltkreise unterbringen. Das wiederum würde neue Generationen von Hochleistungschips ermöglichen. Auch bei anderen Anwendungen wie der Spektroskopie oder Photovoltaik könnte das Verfahren nach Ansicht der Experten nützlich sein.

science.ORF.at/APA/dpa

Mehr zum Thema: