av de fem staterna materia kan vara i, Bose-Einstein kondensat är kanske den mest mystiska. Gaser, vätskor, fasta ämnen och plasmaer studerades alla väl i årtionden, om inte århundraden; Bose-Einstein kondensat skapades inte i laboratoriet förrän på 1990-talet.
en Bose-Einstein kondensat är en grupp atomer kylda till inom ett hår av absolut noll. När de når den temperaturen rör sig atomerna knappast i förhållande till varandra; de har nästan ingen fri energi att göra det., Vid den tiden börjar atomerna klumpa ihop och gå in i samma energitillstånd. De blir identiska, ur fysisk synvinkel, och hela gruppen börjar bete sig som om det var en enda atom.
för att göra ett Bose-Einstein-kondensat börjar du med ett moln av diffus gas. Många experiment börjar med atomer av rubidium. Sedan kyler du det med lasrar, med hjälp av strålarna för att ta energi bort från atomerna. Därefter, för att kyla dem vidare, använder forskare förångande kylning., ”Med en börjar du från ett oordnat tillstånd , där kinetisk energi är större än potentiell energi”, säger Xuedong Hu, professor i fysik vid universitetet i Buffalo. ”Du kyler ner det, men det bildar inte en gitter som en solid.”
istället faller atomerna i samma kvanttillstånd och kan inte särskiljas från varandra. Vid den tiden börjar atomerna lyda vad som kallas Bose-Einstein-statistik, som vanligtvis appliceras på partiklar som du inte kan skilja, till exempel fotoner.,
teori& upptäckt
Bose-Einstein kondensat förutspåddes först teoretiskt av Satyendra Nath Bose (1894-1974), en indisk fysiker som också upptäckte den subatomiska partikeln som heter honom, boson. Bose arbetade med statistiska problem inom kvantmekanik och skickade sina idéer till Albert Einstein. Einstein tyckte att de var viktiga nog för att få dem publicerade. Som viktigt såg Einstein att Boses matematik-senare känd som Bose — Einstein-statistik-kunde tillämpas på atomer såväl som ljus.,
vad de två fann var att atomer vanligtvis måste ha vissa energier — i själva verket är en av grunden för kvantmekanik att energin hos en atom eller annan subatomisk partikel inte kan vara godtycklig. Därför har elektroner till exempel diskreta ”orbitaler” som de måste uppta, och varför de avger fotoner av specifika våglängder när de släpper från en orbital eller energinivå till en annan. Men kyla atomerna till inom miljarddelar av en grad av absolut noll och vissa atomer börjar falla i samma energinivå och blir oskiljbara.,
det är därför atomerna i en Bose-Einstein kondensat beter sig som ”superatomer.”När man försöker mäta var de är, istället för att se diskreta atomer ser man mer av en fuzzy boll.
andra tillstånd av materia följer alla Pauli-Uteslutningsprincipen, uppkallad efter fysikern Wolfgang Pauli. Pauli (1900-1958) var en österrikisk – född Schweizisk och amerikansk teoretisk fysiker och en av pionjärerna i quantum physics.It säger att fermioner — de typer av partiklar som utgör materia-inte kan vara i identiska kvanttillstånd., Det är därför när två elektroner befinner sig i samma orbital, måste deras spinn vara motsatta så att de lägger till upp till noll. Det är i sin tur en anledning till varför Kemi fungerar som det gör och en anledning atomer inte kan uppta samma utrymme samtidigt. Bose-Einstein kondensat bryter mot den regeln.
även om teorin sa att sådana tillstånd av materia borde existera, var det inte förrän 1995 att Eric A. Cornell och Carl E., Wieman, båda av Joint Institute for Lab Astrophysics (JILA) i Boulder, Colorado och Wolfgang Ketterle, Massachusetts Institute of Technology, lyckades göra en, för vilken de fick 2001 Nobelpriset i fysik.
i juli 2018 kylde ett experiment ombord på den internationella rymdstationen ett moln av rubidiumatomer till tio miljoner av en grad över absolut noll, vilket producerar ett Bose-Einstein-kondensat i rymden. Experimentet har nu också rekordet för det kallaste objektet vi känner till i rymden, men det är ännu inte det kallaste som mänskligheten någonsin har skapat.