z pěti stavů hmoty může být, Bose-Einsteinův kondenzát je možná nejzáhadnější. Plynů, kapalin, pevných látek a plazmatu byly dobře studovány po celá desetiletí, ne-li staletí; Bose-Einstein kondenzáty nebyly vytvořeny v laboratoři, až do 1990.

Bose-Einsteinův kondenzát je skupina atomů chlazeny vlasy z absolutní nuly. Když dosáhnou této teploty, atomy se sotva pohybují vůči sobě; nemají téměř žádnou volnou energii., V tomto okamžiku se atomy začnou shlukovat a vstupují do stejných energetických stavů. Z fyzického hlediska se stávají identickými a celá skupina se začíná chovat, jako by to byl jediný atom.

Chcete-li vytvořit Bose-Einsteinův kondenzát, začnete s oblakem difuzního plynu. Mnoho experimentů začíná atomy rubidia. Pak ho ochladíte lasery, pomocí paprsků odebíráte energii z atomů. Poté, aby je vědci dále ochladili, používají odpařovací chlazení., „S , můžete začít od neuspořádaných státu, kde kinetická energie je větší než potenciální energie,“ řekl Hu Xuedong, profesor fyziky na Univerzitě v Buffalu. „Ochladíte to, ale netvoří mřížku jako pevnou látku.“

místo toho atomy spadají do stejných kvantových stavů a nelze je od sebe odlišit. V tom okamžiku atomy začnou poslouchat to, co se nazývá Bose-Einsteinova statistika, které se obvykle aplikují na částice, které nemůžete rozeznat, jako jsou fotony.,

Teorie & objev

Bose-Einstein kondenzáty byly nejprve předpovězeno teoreticky o Satyendra Nath Bose (1894-1974), Indický fyzik, který se také objevili subatomární částice, pojmenovaný pro něj boson. Bose pracoval na statistických problémech v kvantové mechanice a poslal své myšlenky Albertu Einsteinovi. Einstein je považoval za dost důležité, aby je zveřejnil. Jak je důležité, Einstein viděl, že Boseova matematika-později známá jako Bose-Einsteinova statistika — by mohla být aplikována na atomy i světlo.,

to, Co našli, bylo to, že obvykle atomy musí mít určitou energii — ve skutečnosti jedním ze základů kvantové mechaniky je, že energie atomu nebo jiné subatomární částici, může to být libovolná. To je důvod, proč elektrony mají například diskrétní „orbitaly“, které musí obsadit, a proč vydávají fotony specifických vlnových délek, když klesají z jedné orbitální nebo energetické úrovně na druhou. Ale chladit atomy do miliardtin stupně absolutní nuly a některé atomy začnou spadat do stejné energetické úrovně, stává nerozeznatelné.,

proto se atomy v Bose-Einsteinově kondenzátu chovají jako “ super atomy.“Když se člověk snaží měřit, kde jsou, místo toho, aby viděl diskrétní atomy, vidí více fuzzy koule.

Ostatní stavy hmoty se řídí Pauliho vylučovacím principem, pojmenovaným pro fyzika Wolfganga Pauli. Pauli (1900-1958) byl Rakušan narozený Švýcarský a Americký teoretický fyzik a jeden z průkopníků kvantové fyziky.To říká, že fermiony — druhy částic, které tvoří hmotu — může to být ve stejné kvantové stavy., To je důvod, proč když jsou dva elektrony ve stejném orbitalu, jejich otočení musí být opačné, takže se sčítají až na nulu. To je zase jeden z důvodů, proč chemie funguje tak, jak to dělá, a jeden důvod, proč atomy nemohou zabírat stejný prostor současně. Bose-Einsteinovy kondenzáty toto pravidlo porušují.

ačkoli teorie říkala, že takové stavy hmoty by měly existovat, až v roce 1995 Eric a. Cornell a Carl E., Wieman, oba Společný Institut Laboratorní Astrofyziky (JILA) v Boulder, Colorado, a Wolfgang Ketterle z Massachusettského Technologického Institutu, se podařilo, aby se jeden, za které dostal v roce 2001 Nobelovu Cenu za Fyziku.

V červenci roku 2018, experiment na palubě Mezinárodní Vesmírné Stanice chlazený oblak atomů rubidia do deseti-miliontinu stupně nad absolutní nulu, vytvářející Bose-Einsteinův kondenzát v prostoru. Experiment také nyní drží rekord pro nejchladnější objekt v prostoru, i když to není zatím nejchladnější věc, kterou kdy lidstvo vytvořilo.