当来自遥远恒星的光穿过宇宙时，它不受其他光线的干扰，继续自己的活动。尽管光子不发生相互作用，但它们仍然是粒子，像分子、原子和电子一样携带能量和动量。这增加了创造奇异新型物质的可能性，这种物质不是由我们熟悉的大质量粒子，而是由光本身构成。有鉴于此，德国波恩大学Julian Schmitt等人报告了一种由光子构成的量子气体，并将其限制在平面二维空间内。就像由原子构成的气体一样，这种光子气体经历玻色-爱因斯坦凝聚。作者使用了两个紧密间隔的镜子，光子在镜子之间来回反射。每个光子的大部分能量用于来回运动，只留下少量的能量用于平行于镜子的运动。这种限制使每个光子都具有有效质量，这意味着它的行为与常规粒子相似。而且，在镜子之间是一种染料，它包含的分子的作用是持续吸收和发射光子。

本文要点：

1）研究人员使用的是一种特殊的镜子，这种镜子除了一个正方形凸起的脊线之外是平坦的，沿着这个脊线，两个镜子之间的间隙减小了。从光子的角度来看，这导致了一个限制墙，创造了一个盒子，光子被困在里面。因为盒阱中的封闭气体具有均匀的密度，这意味着人们可以比非均匀系统更清楚地探测到它的性质。作者将这些优势应用到量子光气体中，并探索了一个教科书式的场景:二维、空间均匀的玻色子气体(见图)。

2）这项工作预示了光被困在均匀盒势中的量子气体的出现。在恒定密度下探测均匀系统的能力对于研究其输运特性、激发和近相变行为是无价的，这项研究再现了一些典型的教科书结果。

参考文献：

Erik Busley et al. Compressibility and the equation of state of an optical quantum gas in a box. Science 2022, 375, 1403-1406

DOI: 10.1126/science.abm2543

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Richard J. Fletcher and Martin Zwierlein. Photons think inside the box Science, 2022, 375, 1355

DOI: 10.1126/science.abo2856

https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abo285