Av fem stater saken kan være i, Bose-Einstein kondensat er kanskje den mest mystiske. Gasser, væsker, faste stoffer og plasmaer var alle godt studert i flere tiår, om ikke århundrer; Bose-Einstein kondenskjerner ikke var skapt i laboratoriet før på 1990-tallet.
En fra Bose-Einstein kondensat er en gruppe av atomer avkjølt til innenfor et hår av absolutt null. Når de nå som temperaturen atomene er knapt beveger seg i forhold til hverandre; de har nesten ingen energi til å gjøre det., På dette punktet, atomer begynne å clump sammen, og skriv inn det samme energi stater. De blir identiske, fra et fysisk synspunkt, og hele gruppen begynner å oppføre seg som om det var et enkelt atom.
for Å lage et Bose-Einstein kondensat, du starter med en sky av diffuse gass. Mange eksperimenter starter med atomer av rubidium. Deretter kan du kjøle den ned med lasere, med bjelker for å ta energi bort fra atomer. Etter det, for å kjøle dem videre, bruker forskerne fordamping kjøling., «Med en , må du starte fra en unormal tilstand, hvor kinetisk energi er større enn potensiell energi,» sa Xuedong Hu, en professor i fysikk ved Universitetet i Buffalo. «Du kjøle den ned, men at den ikke danner et gitter som en solid.»
i Stedet, de atomene faller i samme kvantetilstander, og kan ikke skilles fra hverandre. På det punktet atomer begynne å adlyde det som er kalt Bose-Einstein-statistikk, som vanligvis brukes til partikler, kan du ikke fortelle fra hverandre, slik som fotoner.,
Teori & discovery
Bose-Einstein kondenskjerner var første forutsies teoretisk med Satyendra Nath Bose (1894-1974), en Indisk fysiker som også oppdaget den subatomære partikkel oppkalt etter ham, – bosonet. Bose jobbet på statistiske problemer i kvantemekanikk, og sendte sine ideer til Albert Einstein. Einstein trodde dem viktig nok til å få dem publisert. Som viktigst, Einstein så at Bose er matematikk — senere kjent som Bose-Einstein-statistikk — kan brukes til atomer samt lys.,
Hva de to fant var som normalt, atomer er nødt til å ha visse energier — faktisk en av de grunnleggende prinsipper i kvantemekanikk er at energien i et atom eller andre subatomære partikkel kan ikke være vilkårlig. Dette er grunnen til at elektroner, for eksempel, har diskrete «orbitals» som de har å okkupere, og hvorfor de gir fotoner av bestemte bølgelengder når de faller ned fra en orbital, eller energi nivå, til en annen. Men kult atomene innenfor billionths av en grad av absolutt null og noen atomer begynner å falle i den samme energi nivå, å bli utvisket.,
det er grunnen til At atomene i en Bose-Einstein kondensat oppføre seg som «super atomer.»Når man forsøker å måle hvor de er, i stedet for å se diskret atomer ser man mer av en fuzzy ballen.
Andre stater av materie alle følger Pauli Utelukkelse Prinsippet, oppkalt etter fysikeren Wolfgang Pauli i hamburg. Pauli (1900-1958) var en Østerriksk-født Sveitsiske og Amerikanske teoretisk fysiker og en av pionerene innen kvantefysikken.Den sier at fermions — hvilke typer partikler som gjør opp saken — kan ikke være i identiske kvantetilstander., Dette er grunnen til at når to elektroner er i samme orbital, deres spins har til å være motsatt, slik at de legger opp til null. Som i sin tur er en grunn til hvorfor kjemi fungerer slik det gjør, og en grunn til at atomer kan ikke opptar samme rom på samme tid. Bose-Einstein kondenskjerner bryte regelen.
selv Om teorien sa slike tilstander av saken bør eksistere, det var ikke før i 1995 at Eric A. Cornell og Carl E., Wieman, både av Joint Institute for Lab-Astrofysikk (JILA) i Boulder, Colorado, og Wolfgang Ketterle, fra Massachusetts Institute of Technology, klarte å lage en, som de fikk i 2001 nobelprisen i Fysikk.
I juli 2018, et eksperiment ombord på den Internasjonale romstasjonen avkjølt i en sky av rubidium atomer til ti-milliondel av en grad over absolutt null, produsere en Bose-Einstein kondensat i verdensrommet. Eksperimentet også nå holder rekorden for den kaldeste objektet vi vet om i rommet, selv om det ennå ikke er den kaldeste ting menneskeheten noen gang har laget.