z pięciu stanów Materia może być w, kondensat Bose-Einsteina jest chyba najbardziej tajemniczy. Gazy, ciecze, ciała stałe i plazmy były dobrze badane przez dziesięciolecia, jeśli nie wieki; kondensaty Bose-Einsteina powstały w laboratorium dopiero w latach 90.
kondensat Bose-Einsteina to grupa atomów schłodzonych do zera bezwzględnego. Kiedy osiągną tę temperaturę, Atomy prawie nie poruszają się względem siebie; nie mają do tego prawie żadnej darmowej energii., W tym momencie Atomy zaczynają się gromadzić i wchodzą w te same Stany energetyczne. Stają się identyczne, z fizycznego punktu widzenia, a cała grupa zaczyna zachowywać się tak, jakby była pojedynczym atomem.
aby utworzyć kondensat Bose-Einsteina, zaczynamy od chmury dyfuzyjnego gazu. Wiele eksperymentów zaczyna się od atomów rubidu. Następnie chłodzisz go laserami, używając wiązek, aby odebrać energię atomom. Następnie, aby je schłodzić, naukowcy używają chłodzenia parowego., „Z, zaczynasz od nieuporządkowanego stanu, gdzie energia kinetyczna jest większa niż energia potencjalna,” powiedział Xuedong Hu, profesor fizyki na Uniwersytecie w Buffalo. „Schładzasz go, ale nie tworzy kraty jak bryła.”
zamiast tego Atomy wchodzą w te same Stany kwantowe i nie można ich od siebie odróżnić. W tym momencie Atomy zaczynają przestrzegać tak zwanych statystyk Bosego-Einsteina, które są zwykle stosowane do cząstek, których nie można odróżnić, takich jak fotony.,
teoria& odkrycie
kondensaty Bose-Einsteina zostały po raz pierwszy teoretycznie przepowiedziane przez Satyendra Nath Bose (1894-1974), Indyjskiego fizyka, który odkrył cząstkę subatomową nazwaną na jego cześć bozonem. Bose pracował nad problemami statystycznymi w mechanice kwantowej i wysyłał swoje pomysły Albertowi Einsteinowi. Einstein uważał, że są na tyle ważne, by je opublikować. Co ważne, Einstein widział, że matematyka Bose ' a-później znana jako Statystyka Bose-Einsteina – może być stosowana zarówno do atomów, jak i światła.,
okazało się, że zwykle Atomy muszą mieć określone energie — w rzeczywistości jedną z podstaw mechaniki kwantowej jest to, że energia atomu lub innej cząstki subatomowej nie może być arbitralna. To dlatego elektrony, na przykład, mają dyskretne „orbitale”, które muszą zajmować, i dlaczego wydzielają fotony o określonych długościach fal, gdy spadają z jednego orbitalu lub poziomu energetycznego na drugi. Ale schłodzić Atomy w granicach miliardowych części stopnia zera absolutnego, a niektóre Atomy zaczynają spadać do tego samego poziomu energii, stając się nie do odróżnienia.,
dlatego Atomy w kondensacie Bosego-Einsteina zachowują się jak „super Atomy.”Kiedy próbuje się zmierzyć, gdzie są, zamiast widzieć dyskretne Atomy, widzi się bardziej rozmytą kulę.
wszystkie inne stany materii są zgodne z zasadą wykluczenia Pauli, nazwaną na cześć fizyka Wolfganga Pauli. Pauli (1900-1958) był austriackim szwajcarskim i amerykańskim fizykiem teoretycznym, jednym z pionierów kwantowania physics.It mówi, że fermiony – rodzaje cząstek tworzących materię-nie mogą być w identycznych Stanach kwantowych., Dlatego, gdy dwa elektrony znajdują się w tym samym orbitalu, ich spiny muszą być przeciwne, więc sumują się do zera. To z kolei jest jednym z powodów, dla których chemia działa tak, jak działa i jednym z powodów, dla których atomy nie mogą zajmować tej samej przestrzeni w tym samym czasie. Kondensaty Bose-Einsteina łamią tę zasadę.
chociaż teoria mówi, że takie stany materii powinny istnieć, dopiero w 1995 Eric A. Cornell i Carl E., Wieman, obaj z Joint Institute for Lab Astrophysics (JILA) w Boulder w stanie Kolorado, i Wolfgang Ketterle z Massachusetts Institute of Technology, zdołali stworzyć jeden, za który otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2001 roku.
w lipcu 2018 roku, eksperyment na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ochłodził chmurę atomów rubidu do dziesięciu milionowych stopni powyżej zera absolutnego, tworząc kondensat Bosego-Einsteina w przestrzeni kosmicznej. Eksperyment posiada również obecnie rekord dla najzimniejszego obiektu, jaki znamy w kosmosie, choć nie jest to jeszcze najzimniejsza rzecz, jaką ludzkość kiedykolwiek stworzyła.