常言道：留住时光，这是人们几千年来的梦想，向往着把时间与光线能够留住多好。对于留住时间，目前科学尚无办法，可是把光线留住，物理学家们最近成功地在实验室里办到了。

我们都知道，光线可以指向不同的方向，如果遇到一定物体或镜面，会以相同的方式向一定方向反射或返回。 但是，波恩大学和科隆大学的物理学家们最近成功地创建了一条新的单向性的光的通路，将光子冷却，使光聚集地留在了一个类似光的容器的“光谷”中，不再从中折返。这项研究成果发表在刚刚出版发行的最近一期的《科学》杂志上。

我们知道，我们人类现在可以把温度留住：保温或保冷，比如把水烧开了装在保温瓶里保暖，把水冷凝成冰用以保冷。水烧开变为水蒸气、水冷凝成冰，物理学中称为相变。比如水，水冷凝成了冰，但是水还是那个水，可是相变后其形态与行为不一样了。科学家们如何把光留住呢？科学家们用的是类似的方法，物理学家在轻粒子（包括光子）气体中观察到非常相似的相变行为。

波恩大学的物理学家证明，在此相变过程中，轻粒子的光子的行为符合玻色和爱因斯坦的理论预测：与水类似，它会突然改变其储热能力，这意味着可以存储其热量能源。科学家们从凝聚态原子中已经知道了这种行为，近十年来，科学家们一直在寻求凝聚态光子以证明这一现象。

量子粒子可以分为两种类型：费米子和玻色子。当冷却到足够低的低温时，玻色子可以凝结在一起成为一个集体性的物质状态，称为玻色-爱因斯坦凝聚体，此时它们具有相同的量子态（例如，同时存在相同的位置和具有同样的速度）。

光子，作为极为微小的不可分割的粒子出现。但是，如果足够集中和足够冷却，这些成千上万个光粒子可以合并“冻结”形成单个“超光子”。其中各个粒子相互融合，无法区分，它们的行为就像一个巨大的光子。研究人员将这种由光构成的奇异量子态称为光子玻色-爱因斯坦冷凝态。

物理学家们如何把光子聚合在一起成为一个更大的“超光子”呢？在实验设置中，激光束在两个反射镜之间快速来回反弹。在它们之间是一种颜料，该颜料将激光冷却到一定程度，通过聚合物改变光路以产生超光子。

研究人员团队在这里使用了一个技巧：将聚合物混合到反射镜之间的颜料中，该颜料根据温度改变其折射率。反射镜之间的光路因此改变，使得较长波长的光在加热时在反射镜之间通过。反射镜之间的光路范围可以改变，因为可以通过非常薄的加热层来加热聚合物。

在各种温度模式的帮助下，能够创建不同的光学凹痕。反射镜的几何形状仅出现翘曲，而聚合物的折射率在某些点发生了变化。超光子的一部分流入了这个明显的“光谷”。通过用激光照射染料溶液，物理学家增加了镜子之间的光子数量。高浓度的光粒子与同时冷却相结合，从而捕获光子玻色-爱因斯坦冷凝物，导致许多个光子融合形成“超光子”。

实验中，两个镜中的一个不是完全平坦的，而是有两个小“光谷”。 当光束进入凹口之一时，波长变得稍长。这样，光子具有较低的能量。这些轻粒子被染料分子 “冷却”，然后在“谷中”进入低能态。实验中，两个“光谷”的“山谷”非常靠近，发生穿隧耦合，因此不再可能确定哪个光子在哪个“波谷”中 。光子被保持在两个谷中，进入系统的最低能量状态。

科学家希望这种实验在将来有可能产生更复杂的量子态，从而允许产生交错的光子多粒子态。这项基础研究的发现成果，将有可能对未来的量子通信、量子计算、量子互联网等产生重要影响。