az öt állapot közül az anyag lehet, A Bose-Einstein kondenzátum talán a legtitokzatosabb. Gázok, folyadékok, szilárd anyagok, illetve a plazma volt, jól tanult, évtizedek, ha nem évszázadok; Bose-Einstein kondenzátumban nem teremtett a laboratóriumban, míg az 1990-es években.
A Bose-Einstein kondenzátum egy csoport atomok lehűlt belül haj abszolút nulla. Amikor elérik ezt a hőmérsékletet, az atomok alig mozognak egymáshoz képest; szinte nincs szabad energiájuk erre., Ezen a ponton az atomok összezsugorodnak, és ugyanabba az energiaállapotba kerülnek. Fizikai szempontból azonosak lesznek, és az egész csoport úgy viselkedik, mintha egy atom lenne.
A Bose-Einstein kondenzátum előállításához diffúz gázfelhővel kezdődik. Sok kísérlet kezdődik a rubídium atomjaival. Ezután hűtsük le lézerekkel, a gerendák segítségével, hogy energiát távolítsunk el az atomoktól. Ezután a további hűtéshez a tudósok párolgási hűtést használnak., “A-val egy rendezetlen állapotból indul, ahol a kinetikus energia nagyobb, mint a potenciális energia” – mondta Xuedong Hu, a buffalói egyetem fizika professzora. “Lehűtöd, de nem képez rácsot, mint egy szilárd.”
ehelyett az atomok ugyanabba a kvantumállapotba esnek, és nem különböztethetők meg egymástól. Ezen a ponton az atomok elkezdenek engedelmeskedni az úgynevezett Bose-Einstein statisztikáknak, amelyeket általában olyan részecskékre alkalmaznak, amelyeket nem lehet megkülönböztetni, például fotonokat.,
Theory & discovery
Bose-Einstein kondenzátumokat először elméletileg megjósolta Satyendra Nath Bose (1894-1974), egy indiai fizikus, aki felfedezte a róla elnevezett szubatomi részecskét, a bozont. Bose a kvantummechanika statisztikai problémáin dolgozott, ötleteit Albert Einsteinnek küldte. Einstein elég fontosnak tartotta őket ahhoz, hogy közzétegyék őket. Mint fontos, Einstein látta, hogy Bose matematikája-későbbi nevén Bose-Einstein statisztika-alkalmazható az atomokra, valamint a fényre.,
a kettő azt találta, hogy általában az atomoknak bizonyos energiákkal kell rendelkezniük — valójában a kvantummechanika egyik alapja az, hogy egy atom vagy más szubatomi részecske energiája nem lehet önkényes. Ezért az elektronok, például diszkrét “elektronpályák”, hogy meg kell elfoglalni, miért adnak ki fotonok az adott hullámhosszon, amikor csepp az egyik pályáról, vagy energia szinten, egy másik. De hűtsük le az atomokat az abszolút nulla fok milliárdodára, és egyes atomok ugyanabba az energiaszintbe esnek, megkülönböztethetetlenné válnak.,
ezért a Bose-Einstein kondenzátum atomjai úgy viselkednek, mint ” szuper atomok.”Amikor az ember megpróbálja mérni, hol vannak, ahelyett, hogy diszkrét atomokat látna, inkább egy fuzzy labdát lát.
Az anyag más államai mind a Pauli kizárási elvét követik, Wolfgang Pauli fizikus nevét. Pauli (1900-1958) osztrák születésű svájci és amerikai elméleti fizikus, a kvantum egyik úttörője physics.It azt mondja, hogy a fermionok-az anyagot alkotó részecskék fajtái-nem lehetnek azonos kvantumállapotban., Ez az oka annak, hogy amikor két elektron ugyanabban az orbitális pályán van, a pörgetéseknek ellentétesnek kell lenniük, így nullára nőnek. Ez viszont az egyik oka annak, hogy a kémia úgy működik, ahogy van, és az egyik oka annak, hogy az atomok nem képesek egyszerre ugyanazt a helyet elfoglalni. Bose-Einstein kondenzátum megtöri ezt a szabályt.
bár az elmélet szerint az ilyen anyagállapotoknak létezniük kell, csak 1995-ben Eric A. Cornell és Carl E., Wieman, a coloradói Boulderben működő közös laboratóriumi Asztrofizikai Intézet (JILA), valamint Wolfgang Ketterle, a Massachusetts Institute of Technology sikerült egyet készíteni, amelyért 2001-ben fizikai Nobel-díjat kaptak.
2018 júliusában a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén végzett kísérlet a rubídium atomok felhőjét az abszolút nulla feletti tízmillióra hűtötte, ami Bose-Einstein kondenzátumot eredményezett az űrben. A kísérlet most a leghidegebb tárgy rekordját is tartja az űrben, bár ez még nem a leghidegebb dolog, amelyet az emberiség valaha létrehozott.