dintre cele cinci stări în care se poate afla Materia, condensatul Bose-Einstein este poate cel mai misterios. Gazele, lichidele, solidele și plasmele au fost bine studiate timp de decenii, dacă nu secole; Condensatele Bose-Einstein nu au fost create în laborator până în anii 1990.
un condensat Bose-Einstein este un grup de atomi răciți într-un fir de păr de zero absolut. Când ajung la acea temperatură, atomii se mișcă cu greu unul față de celălalt; ei nu au aproape nicio energie liberă pentru a face acest lucru., În acel moment, atomii încep să se adune și intră în aceleași stări energetice. Ele devin identice, din punct de vedere fizic, și întregul grup începe să se comporte ca și cum ar fi un singur atom. pentru a face un condens Bose-Einstein, începeți cu un nor de gaz difuz. Multe experimente încep cu atomi de rubidiu. Apoi îl răcești cu lasere, folosind grinzile pentru a îndepărta energia atomilor. După aceea, pentru a le răci mai departe, oamenii de știință folosesc răcirea prin evaporare., „Cu a , pornești de la o stare dezordonată, unde energia cinetică este mai mare decât energia potențială”, a spus Xuedong Hu, profesor de fizică la Universitatea din Buffalo. „Îl răcești, dar nu formează o latură ca un solid.”
în schimb, atomii cad în aceleași stări cuantice și nu pot fi deosebiți unul de celălalt. În acel moment, atomii încep să se supună statisticilor Bose-Einstein, care sunt de obicei aplicate particulelor pe care nu le poți deosebi, cum ar fi fotonii.,
Teoria & descoperire
Bose-Einstein condensate au fost mai întâi prezis teoretic de Satyendra Nath Bose (1894-1974), un Indian fizician care a descoperit, de asemenea, particule subatomice nume pentru el, higgs. Bose lucra la probleme statistice în mecanica cuantică și și-a trimis ideile lui Albert Einstein. Einstein le-a considerat destul de importante pentru a le publica. La fel de important, Einstein a văzut că matematica lui Bose — mai târziu cunoscută sub numele de statistici Bose-Einstein — ar putea fi aplicată atât atomilor, cât și luminii., ceea ce au descoperit cei doi a fost că, de obicei, atomii trebuie să aibă anumite energii — de fapt, unul dintre fundamentele mecanicii cuantice este că energia unui atom sau a unei alte particule subatomice nu poate fi arbitrară. Acesta este motivul pentru care electronii, de exemplu, au „orbite” discrete pe care trebuie să le ocupe și de ce emană fotoni de lungimi de undă specifice atunci când scad de la un orbital sau nivel de energie la altul. Dar răciți atomii până la miliarde de grade de zero absolut și unii atomi încep să cadă în același nivel de energie, devenind indistinguizabili., de aceea, atomii dintr-un condens Bose-Einstein se comportă ca „super atomi.”Când cineva încearcă să măsoare unde sunt, în loc să vadă atomi discreți, vede mai mult o minge fuzzy. alte stări ale materiei respectă principiul excluderii lui Pauli, numit după fizicianul Wolfgang Pauli. Pauli (1900-1958) a fost un Austriac născut Elvețian și fizician American și unul dintre pionierii fizicii cuantice.Se spune că el le — tipuri de particule care alcătuiesc materia — nu pot fi identice în stări cuantice., Acesta este motivul pentru care atunci când doi electroni sunt în același orbital, rotirile lor trebuie să fie opuse, astfel încât să se adauge la zero. Acesta, la rândul său, este un motiv pentru care chimia funcționează așa cum o face și un motiv pentru care atomii nu pot ocupa același spațiu în același timp. Condensatele Bose-Einstein încalcă această regulă. deși teoria a spus că astfel de stări de materie ar trebui să existe, nu a fost până în 1995 că Eric A. Cornell și Carl E., Wieman, ambii de la Joint Institute for Lab Astrophysics (JILA) din Boulder, Colorado, și Wolfgang Ketterle, de la Massachusetts Institute of Technology, au reușit să facă unul, pentru care au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 2001. în iulie 2018, un experiment la bordul Stației Spațiale Internaționale a răcit un nor de atomi de rubidiu la zece milioane de grade peste zero absolut, producând un condens Bose-Einstein în spațiu. Experimentul deține, de asemenea, recordul pentru cel mai rece obiect pe care îl cunoaștem în spațiu, deși nu este încă cel mai rece lucru pe care umanitatea l-a creat vreodată.