Конденсация излучения

[VladimirMilos]

Имеется не монохроматическое электромагнитное излучение в полости с определенным спектром разброса частот. Происходит конденсация фотонов согласно статистике Бозе-Эйнштейна, получается фотонный конденсат. Излучение в таком случае становится строго монохроматическим, с одной определенной частотой?

[mihiv]

Мне кажется, нельзя говорить о конденсации фотонов, потому что в отличие от массивных частиц число фотонов не сохраняется. При понижении температуры общее число фотонов уменьшается, и не происходит их накопления на низких энергетических уровнях.

[kcp]

mihiv в сообщении #1001157 писал(а):

Мне кажется, нельзя говорить о конденсации фотонов, потому что в отличие от массивных частиц число фотонов не сохраняется. При понижении температуры общее число фотонов уменьшается, и не происходит их накопления на низких энергетических уровнях.

Тем не менее попытались
http://www.nature.com/nature/journal/v4 ... 09567.html
"Bose–Einstein condensation of photons in an optical microcavity"

[Xey]

Картинка оттуда

Картинка знакома. В резонаторе лазера активное вещество, родамином 6G , который возбуждается широкополосной оптической накачкой. При низком уровне накачки, родамин флюоресцирует в широкой полосе, При превышении уровня генерации , родамин излучает в основном на линии генерации. Энергия соседних возбужденных уровней перекачивается на частоту генерации. Это происходит за счет взаимодействия молекул родамина. Изменение спектра можно увидеть в спектроскопе .

Да, спектр флюоресценции меняется, но это можно объяснить взаимодействием молекул , а не фотонов , как в статье. Видимо с точки зрения описания удобнее считать, что взаимодействуют непосредственно фотоны?

[Taus]

kcp, это давно известные споры. Одни доказывают, что это БЭК фотонов\квазичастиц, другие утверждают, что это макроскопическое когерентное состояние. В связи с отсутствием микроскопической теории однозначного мнения нет. Советую относиться к громким словам с некоторым сомнением.

[Munin]

Taus в сообщении #1001701 писал(а):

Одни доказывают, что это БЭК фотонов\квазичастиц, другие утверждают, что это макроскопическое когерентное состояние.

Вообще-то это в некотором смысле синонимы, так что споров никаких нет.

Taus в сообщении #1001701 писал(а):

В связи с отсутствием микроскопической теории однозначного мнения нет.

Вы что, со стула упали? Микроскопическая теория скоро уже сто лет как есть. Изложена в Ландау-Лифшице, если хотите.

[kcp]

Xey в сообщении #1001186 писал(а):

Да, спектр флюоресценции меняется, но это можно объяснить взаимодействием молекул , а не фотонов , как в статье. Видимо с точки зрения описания удобнее считать, что взаимодействуют непосредственно фотоны?

Или положить взаимодействие фотонов через посредника. Не ждать же половину вечности, когда они через электро-позитронные пары в вакууме устаканятся.

[TirionLannister]

Xey в сообщении #1001186 писал(а):

Картинка знакома. В резонаторе лазера активное вещество, родамином 6G , который возбуждается широкополосной оптической накачкой. При низком уровне накачки, родамин флюоресцирует в широкой полосе, При превышении уровня генерации , родамин излучает в основном на линии генерации. Энергия соседних возбужденных уровней перекачивается на частоту генерации.

То есть энергия волн разных частот в излучении перекачиваются в одну частоту, из за чего не монохроматическое излучение превращается в монохроматическое? Наверное вопрос касается именно этого: при конденсации (согласно распределению Бозе-Эйнштейна) фотоны разных частот занимают одну и ту же частоту, то есть излучение становится монохроматическим с одной определенной частотой.

kcp в сообщении #1001710 писал(а):

Не ждать же половину вечности, когда они через электро-позитронные пары в вакууме устаканятся.

Что это значит?

[Munin]

TirionLannister в сообщении #1001736 писал(а):

Что это значит?

Однопетлевой процесс рассеяния фотона на фотоне, который в принципе может термализовать фотонный газ.

[Xey]

TirionLannister в сообщении #1001736 писал(а):

То есть энергия волн разных частот в излучении перекачиваются в одну частоту, из за чего не монохроматическое излучение превращается в монохроматическое?

Нет. Молекулы с удовольствием излучали бы кому как захочется в пределах широкого спектрального интервала флюоресценции. Но им не позволяют. Им разрешено излучать только на одной частоте. Эта частота определяется конструкцией устройства и заполняющим его активным веществом.
Вобще то это устройство называется лазером на красителе.

[TirionLannister]

Munin в сообщении #1001767 писал(а):

Однопетлевой процесс рассеяния фотона на фотоне, который в принципе может термализовать фотонный газ.

В принципе да, может. При рассеянии происходит перераспределение энергий фотонов, и возможен вариант, при котором после рассеяния обе будут на одном и том же энергетическом уровне и квантовом состоянии. Хотя этого ждать придется целую вечность, но вероятность такого не нулевая. С точки зрения же излучения не монохроматическое вот так, спонтанно, может стать монохроматическим. Но, после такого распределения и образования конденсата вполне возможен и обратный процесс, при котором произойдет перераспределение энергии фотонов с одинаковой энергией, и после рассеяния они больше не будут одинаковыми.

[kcp]

TirionLannister в сообщении #1001880 писал(а):

Munin в сообщении #1001767 писал(а):

Однопетлевой процесс рассеяния фотона на фотоне, который в принципе может термализовать фотонный газ.

В принципе да, может. При рассеянии происходит перераспределение энергий фотонов, и возможен вариант, при котором после рассеяния обе будут на одном и том же энергетическом уровне и квантовом состоянии. Хотя этого ждать придется целую вечность, но вероятность такого не нулевая. С точки зрения же излучения не монохроматическое вот так, спонтанно, может стать монохроматическим. Но, после такого распределения и образования конденсата вполне возможен и обратный процесс, при котором произойдет перераспределение энергии фотонов с одинаковой энергией, и после рассеяния они больше не будут одинаковыми.

Я просто привёл процесс перераспределения энергии для образования конденсата который в принципе, если исключить требуемые времена, вполне аналогичен используемому в приведённой мною статье (ответ на post1001186.html#p1001186). Теоретически можно поставить аналогичный опыт по конденсации фотонного газа с использованием этого механизма.

Например, взять какую-нибудь расширяющуюся вселенную. Закачать туда достаточно излучения и .....

[TirionLannister]

kcp в сообщении #1001886 писал(а):

Я просто привёл процесс перераспределения энергии для образования конденсата который в принципе, если исключить требуемые времена, вполне аналогичен используемому в приведённой мною статье (ответ на post1001186.html#p1001186 ). Теоретически можно поставить аналогичный опыт по конденсации фотонного газа с использованием этого механизма.

Например, взять какую-нибудь расширяющуюся вселенную. Закачать туда достаточно излучения и .....

Ну да, конденсация произойдет. Но и обратный конденсации процесс тоже.

[TirionLannister]

(Оффтоп)

Правильно ли я понял механизм?

[kcp]

TirionLannister в сообщении #1002005 писал(а):

Правильно ли я понял механизм?

Насколько я понимаю проблему (а я не специалист):
1) В конденсате Бозе-Энштейна для идеального газа (невзаимодействующих частиц) импульс составляющих конденсат частиц должен быть равен нулю.
2) Импульс фотона равный нулю имеет место для фотона нулевой энергии. Наблюдать такие фотоны вероятно было бы очень сложно.
3) Выход -- сделать фотонный газ неидеальным. Или, что тоже самое, заставить фотоны как-нибудь взаимодействовать. Тогда их импульс в в конденсате будет не ноль.

Пункт (3) осуществили в капле красителя.