Hannover 2010 – scientific programme

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 1: Quantum Effects: Light Scattering and Propagation I / Interference and Correlations I

Q 1.8: Talk

Monday, March 8, 2010, 15:45–16:00, A 310

Thermalisierung eines zweidimensionalen Photonengases in einem optischen Hoch-Finesse-Resonator — •Jan Klärs, Frank Vewinger und Martin Weitz — Institut für Angewandte Physik der Universität Bonn, Weglerstraße 8, D-53115 Bonn

Bose-Einstein-Kondensation, die makroskopische Besetzung des energetischen Grundzustands in einem Bose-Gas unterhalb einer kritischen Temperatur, wurde in verschiedenen physikalischen Systemen realisiert. Obwohl die Plank'sche Hohlraumstrahlung das vielleicht bekannteste Bose-Gas ist, stellt sie einen Ausnahmefall dar, da sie keine Bose-Einstein-Kondensation bei niedrigen Temperaturen zeigt. Anstatt den energetisch niedrigsten Zustand zu besetzen, gehen die Photonen stattdessen in den Wänden verloren, da für sie keine Teilchenzahlerhaltung gilt (verschwindendes chemisches Potential).

Wir berichten hier von der Realisierung eines zweidimensionalen Photonengases in einem optischen Hoch-Finesse-Mikroresonator, das eine thermische Besetzung transversaler Moden bei gleichzeitig frei einstellbarem chemischen Potential zeigt. Die Thermalisierung wird durch mehrfache resonante Streuung der Photonen an Farbstoffmolekülen innerhalb des Resonators erreicht, dessen Geometrie zusätzlich für eine nicht-verschwindende (effektive) Photonenmasse und ein Fallenpotential sorgt - notwendige Vorraussetzungen für eine Bose-Einstein-Kondensation von Photonen. Als ein Beispiel für die ungewöhnlichen Systemeigenschaften zeigen wir, dass der Thermalierungsprozess zu einer Minimierung der potentiellen Energie der Photonen und damit zu einer Konzentrierung im Mittelpunkt des Fallenpotentials führt.