Wetenschappers zijn erin geslaagd om een nieuw soort licht te maken. Ze koelden fotonen (lichtdeeltjes) en zorgden dat deze samensmolten tot één groot deeltje. Een doorbraak, want men dacht dat het onmogelijk was om zo’n samensmelting (een Bose-Einsteincondensaat) met lichtdeeltjes voor elkaar te botsen. De onderzoekers noemen hun condensaat een ‘superfoton’.

Om een traditioneel Bose-Einsteincondensaat te verkrijgen, worden deeltjes sterk gekoeld totdat ze aan elkaar vast komen te zitten en een ‘superdeeltje’ worden. Lang werd gedacht dat zo’n condensaat niet haalbaar was met fotonen. Fotonen zijn tenslotte pakketjes licht en hebben geen massa. Dat betekent dat ze gemakkelijk door hun omgeving kunnen worden opgenomen en zo verdwijnen, zeker als ze gekoeld worden.

Onmogelijk?
De onderzoekers moesten dus op zoek naar een manier om de fotonen te koelen zonder dat deze verloren gingen. “Veel wetenschappers dachten dat het niet mogelijk was, maar ik was redelijk zeker dat het zou werken,” vertelt onderzoeker Martin Weitz.

Spiegel
Om de fotonen te ‘vangen’ maakten de onderzoekers een ruimte waarin spiegels heel, heel dicht op elkaar stonden (tussen de spiegels zat een miljoenste van een meter afstand). Tussen de spiegels plaatsen ze hele kleine stukjes pigment. Op het moment dat de onderzoekers de fotonen loslieten, botsten deze met het pigment. Het pigment absorbeerde de fotonen en stootte ze weer uit.

Ontsnappen is onmogelijk
De spiegels zorgden ervoor dat de fotonen heen en weer bleven kaatsen en elke keer met het pigment botsten. Bij elke botsing wisselden de fotonen thermische energie uit en bij elke botsing ging ook wat van die energie verloren. Het gevolg: de fotonen koelden langzaam maar zeker af, terwijl de spiegels het onmogelijk maakten om te ontsnappen. Zodra de fotonen op kamertemperatuur waren, begonnen ze samen te smelten in het zo gewilde Bose-Einsteincondensaat. Het resultaat: een superfoton met een geheel eigen vorm van licht.

Volgens de onderzoekers biedt hun studie mogelijkheden voor het creëren van nieuwe lasers. Maar de ontwikkeling daarvan kan nog wel enkele jaren op zich laten wachten.

Een illustratie van een superfoton. Afbeelding: Jan Klaers / Universiteit van Bonn