06. September 2024

Unsere Studie zum Verhalten eines Photonengases beim Crossover von einer zu zwei Dimensionen ist erschienen Kirankumars Paper zum 1D-2D crossover ist erschienen

Das die physikalische Dimension einen großen Einfluss auf physikalische Gesetze hat ist seit langem bekannt. In einer Dimension sagt das Hohenberg-Mermin-Wagner Theorem voraus, dass unter bestimmten Umständen  keine langreichweitige Ordnung entstehen kann, da die thermischen Fluktuationen das System immer wieder in die Unordnung treiben. Doch was passiert beim Übergang von zwei Dimensionen zu einer? Diesen Crossover haben wir zusammen mit Kollegen der RPTU Kaiserslautern-Landau in einem Gas aus Photonen untersucht. 

Farbstoff und Aufbau
Farbstoff und Aufbau - Frank Vewinger und Kirankumar Karkihalli Umesh befüllen den resonator mit Farbstoff © Volker Lannert / Uni Bonn
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Mittels direkten Laserschreibens wurden dazu Polymerstrukturen auf die Oberfläche eines Spiegels aufgebracht, der in einem Mikroresonator verbaut wurde. Die Polymerstruktur dient dabei als parabolisches Potenzial für Photonen, durch die Variation des Aspektverhältnisses kann die Dimensionalität des Systems beeinflusst werden. Durch Strahlungskontakt mit einer Farbstofflösung wurden in diesem Mikroresonator Photonen abgekühlt, und wir beobachten eine thermische Verteilung der Eigenmoden des parabolischen Potenzials. Im zweidimensionalen beobachten wir einen Phasenübergang zu einem Bose-Einstein Kondensat, der beim Übergang zu einer Dimension immer mehr aufweicht und schließlich ganz verschwindet, obwohl das Photonengas natürlich immer noch quantenentartet ist. Die Studie erscheint im Journal Nature Physics. 

Weiterführende Informationen:

Pressemitteilung der Universität

Nature Communities Blogpost

Kirankumar Karkihalli Umesh, Julian Schulz, Julian Schmitt, Martin Weitz, Georg von Freymann und Frank Vewinger
Dimensional crossover in a quantum gas of light
Nature Physics (2024)
DOI: 10.1038/s41567-024-02641-7

Dr. Frank Vewinger
Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn
Tel.: +49 228 733475
E-Mail: vewinger@iap.uni-bonn.de

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