Mario Sedlak
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Extreme Zustände von Photonen

Verbindungen von Photonen

Paarbildung

Lenkt man einen schwachen Laserstrahl durch eine Wolke ultrakalter Rubidiumatome, treten einige der Photonen am andere Ende paarweise aus. Die Photonen verhalten sich dabei, als wären sie miteinander verbunden – wie in einem Molekül.

Erklärung:

Gequetschtes Licht hat ein elektrisches Feld ℰ, dessen quantenmechanische Unschärfe im Vergleich zu der des kohärenten Zustandes für manche Phasen reduziert („gequetscht“) ist und für andere Phasen erhöht („anti-gequetscht“) ist. ...

Während die kohärenten Zustände als semi-klassisch bezeichnet werden, weil zu ihrer Beschreibung ein semi-klassisches Modell genügt, gehören die gequetschten Zustände zu den nichtklassischen Zuständen.[1]

In einem gequetschen Vakuumzustand kommen Photonen häufiger in Paaren vor.[2]
Anschaulich gesprochen „verklumpen“ thermisch erzeugte Photonen, zwei Detektoren messen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit gleichzeitig Photonen aus der Quelle.

„Photonengas“

Photonen gehen [wenn man sie in einer verspiegelten „Boxfalle“ sammelt] einander aus dem Weg und setzen einer Erhöhung ihrer Dichte einen Widerstand entgegen. ...

Bei Dichten von mehr als einem Photon pro Quadratmikrometer beobachteten die Forschenden einen scharfen Anstieg der Komprimierbarkeit ... [aufgrund einer] quantenphysikalischen „Entartung“. Durch diese wird es möglich, dass sich die von der Heisenbergschen Unschärfe geprägten Aufenthaltsorte der Lichtteilchen teilweise überlappen.

Anordnung wie in einem Festkörper

Viele Tausend ... [Photonen] lassen sich zu einem einzigen Super-Photon verschmelzen, wenn man sie genügend konzentriert und abkühlt. Die einzelnen Teilchen verschmelzen auf eine Weise miteinander, dass sie sich gar nicht mehr voneinander unterscheiden lassen. Wissenschaftler sprechen von einem photonischen Bose-Einstein-Kondensat.

Anderer Effekt:

James Raftery von der Princeton University und seine Kollegen ... brachten Licht dazu, sozusagen zu kristallisieren. Die Photonen hielten sich gegenseitig fest und bildeten dabei eine Art Gitter.

Verbindung zwischen Photon und Atom

Das im Resonator gespeicherte Photon hält das Atom tatsächlich fest – in einem Bauch der stehenden Welle, die das Photon bildet, wenn es zwischen den Spiegeln hin und her reflektiert wird.

Weiter

Gravitationswellen

Quellen

[1] Wikipedia, Artikel „Gequetschtes Licht“
[2] englische Wikipedia, Artikel „Squeezed coherent state“, Abschnitt „Photon number distributions and phase distributions“ – „Photons in a squeezed vacuum state are more likely to appear in pairs.“

Seite erstellt am 14.11.2026 – letzte Änderung am 14.11.2026