Kas yra Bose Einstein kondensatas?

Bose Einšteino kondensatas atsirado 1995 m. kaip neįtikėtinai šaltos penktosios materijos būsenos, superskysčio, pavyzdys. Mūsų visatą sudaro dujos, skystis, kietosios medžiagos ir plazma, tačiau fizika numato kitą materijos formą, kuri natūraliai neegzistuoja. Bose Einstein kondensato dalelių temperatūra yra žemiausia įmanoma, 0 laipsnių Kelvino arba absoliutus nulis. Todėl tokios būsenos dalelės pasižymi unikaliomis, net keistomis savybėmis.

1924 m. fizikai Satyendra Nath Bose ir Albert Einstein iškėlė teoriją, kad ši kita materijos būsena turi būti įmanoma. Einšteinas išdėstė Bose idėjas apie šviesos elgesį, kai ji veikia kaip bangos ir dalelės. Jis pritaikė keistą statistiką, kuri apibūdino, kaip šviesa gali susijungti į vieną objektą (dabar žinomą kaip lazeris), ir stebėjosi, kaip ji gali paveikti daleles su masę. Tačiau jiems prireikė daug metų nuo pakankamai sudėtingų instrumentų, kad galėtų patikrinti dalelių kondensavimosi į naują būseną teoriją.

Kai Carlas Wiemanas ir Ericas Cornell atvėsino rubidį-87 iki absoliutaus nulio milijardųjų dalių, gimė Bose Einstein kondensatas (BEC). Jie turėjo būti atsargūs ir kūrybingi, kad atvėsintų šias ypatingas daleles, žinomas kaip bozonai, naudojant lazerių ir magnetų derinį. Už pastangas 2001 m. jie buvo apdovanoti Nobelio premija. Dar negalime atvėsinti dalelių taip, kad jų judėjimas dėl karščio visiškai sustotų (tikrasis absoliutus nulis), tačiau norint parodyti jas iki mažiau nei vienos milijoninės Kelvino laipsnio dalies pakanka. Bose Einstein kondensato savybės.

Tai, kas išskiria bozonus nuo kitų dalelių, yra jų sveikasis „sukimas“, o ne įprastos dalelės. Atskiri elektronai sudėtiniuose bozonuose tuo pačiu metu yra linkę užimti tą patį energijos lygį, o tai reiškia, kad atomai susijungė į tą patį tikslią esybę. Galime pažvelgti į šį vieną vienetą ir pamatyti vieną neryškų tašką, o ne kelis atskirus atomus. Kiti bozonai, tokie kaip helis-4, taip pat gali būti priversti į BEC.

Kai bozonai sugriauna savo tapatybę į vieną tapatybę, jie vizualiai parodo mums bangų ir dalelių dvilypumą nauju būdu. BEC, panašus į lazerius, gali pakeisti tam tikras technologijas. Jiems būdingas supertakumas reiškia, kad jie teka neprarasdami energijos dėl trinties, todėl yra efektyvus energijos šaltinis. Ateityje jie gali būti naudojami išgraviruoti nano lygmenyje arba pagreitinti materiją, artimą šviesos greičiui.