Physiker der Universität Bonn und der Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) haben ein eindimensionales Gas aus Licht erzeugt. Damit konnten sie erstmals theoretische Vorhersagen über den Übergang in diesen exotischen Materiezustand testen. Die Methode, die die Forscher im Experiment verwendeten, ließe sich zur Untersuchung von Quanteneffekten verwenden. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Nature Physics“ erschienen.
In ihrem Experiment füllten die Forscher einen winzigen Behälter mit einer Farbstofflösung und regten diese mit einem Laser an. Die entstehenden Photonen prallten zwischen den reflektierenden Wänden des Behälters hin und her. Immer wenn sie mit einem Farbstoffmolekül kollidierten, wurden sie gekühlt, bis das Photonengas schließlich kondensierte.
Die Dimensionalität des Gases lässt sich beeinflussen, indem man die Oberfläche der reflektierenden Flächen verändert. Für diese Studie kooperierten die Forscher am IAP mit der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Georg von Freymann von der RPTU. Für das Experiment wurde eine hochauflösende Strukturierungsmethode so angepasst, dass sie auf den reflektierenden Oberflächen des Photonenbehälters angewendet werden konnte. „Wir konnten auf den reflektierenden Oberflächen ein transparentes Polymer auftragen und so mikroskopisch kleine Vorsprünge erzeugen“, erklärt Julian Schulz von der RPTU. „Diese Vorsprünge ermöglichen es uns, die Photonen in einer oder zwei Dimensionen einzufangen und zu verdichten.“
„Diese Polymere wirken wie eine Art Rinne, allerdings für Licht“, sagt Kirankumar Karkihalli Umesh, Erstautor der Studie. „Je schmaler diese Rinne ist, desto eindimensionaler verhält sich das Gas.“
