به تازگی پژوهش‌گران موفق شده‌اند تا یک اثر کوانتومی پیش‌بینی‌شده را مشاهده کنند. طبق این پیش‌بینی٬ ضریب شکست یک گاز بوزونی نسبت به مقدار آن در یک گاز کلاسیک افزایش می‌یابد.

دو دهه پیش نظریه‌پردازان پیش‌بینی کردند که ضریب شکستِ یک گاز بوزونی بایستی نسبت به مقدار آن در یک گاز کلاسیکی بیشتر باشد. این اثر به این دلیل اتفاق می‌افتد که اتم‌های بوزونی تمایل دارند به حالت تکانه یکسان «خوشه‌ای» شوند. این اثر باعث می‌شود تا پراکندگی نوری اتم‌ها تقویت شود. اگرچه این اثر حتی در دماهای پایین٬ ناچیز است اما پیش‌بینی شده بود که می‌توان این تغییرات را در یک گاز نزدیکِ حالت گذار چگالیدگیِ بوز-انیشتین (BEC) نیز مشاهده کرد. اکنون پیتر واندر استراتن (Peter van der Straten) و همکارانش از دانشگاه اوترخت هلند برای نخستین بار این افزایش پیش‌بینی شده را در اتم‌های گازی سدیم فوق‌سرد مشاهده کرده‌اند.

این تیم از یک فناوری موسوم به تصویربرداری کنتراست-فاز (phase-contrast imaging) بهره برده‌اند. این فناوری شامل اندازه‌گیریِ فازی است که یک پرتوی لیزر در عبورِ از یک گاز محبوس بدست می‌آورد. بخش حقیقیِ این فازِ مختلط را می‌توان برای تعیین توزیع چگالی اتم‌های گاز استفاده کرد؛ راهی که عکس‌برداری از گاز را ممکن می‌سازد. درحالی‌که بخش موهومی٬ توصیف‌گر میراییِ نور مربوط به اتم‌هایی است که به دور از گاز پراکنده می‌شوند. در حالت عادی این تضعیف یک عامل مزاحم است٬ اما واندر استراتن و همکارانش از این عامل مزاحم استفاده مفیدی به عمل آورده‌اند. آن‌ها بویژه مجموعه‌ای از تصاویر را گرفته‌اند. در دست‌یابی به هر تصویر تعداد اندکی از اتم‌ها از دست رفته‌اند که این اتم‌های از دست رفته باعث می‌شود چگالی مشاهده شده در تصویر بعدی کاهش یابد. این پژوهش‌گران با جمع‌بندی این اتلاف‌های افزایشی٬ اندازه‌ی دقیقی از میراییِ لیزر ناشی از پراکندگی را بدست آورده‌اند. آن‌ها سپس از این یافته‌ها برای تعیین بخش موهومی ضریب شکست استفاده کرده و دریافته‌اند که این مقدار ۳ برابر بزرگ‌تر از مقدار آن در یک چگالیده‌ی بوز-انیشتین است که برای یک گاز کلاسیکی بدست آمده است.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز منتشر شده است.

منبع:

Losing Light in a BEC