Kas ir Bose Einšteina kondensāts?

Bose Einšteina kondensāts parādījās 1995. gadā kā neticami auksta piektā vielas stāvokļa, superšķidruma, piemērs. Mūsu Visumu veido gāze, šķidrums, cieta viela un plazma, taču fizika paredz citu matērijas formu, kas dabā nepastāv. Bose Einstein kondensāta daļiņām ir iespējami aukstākā temperatūra, 0 grādi pēc Kelvina vai absolūtā nulle. Līdz ar to daļiņām šādā stāvoklī ir unikālas, pat dīvainas īpašības.

1924. gadā fiziķi Satjendra Nats Bose un Alberts Einšteins izvirzīja teoriju, ka šim citam matērijas stāvoklim ir jābūt iespējamam. Einšteins izklāstīja Bose idejas par gaismas uzvedību, kad tā darbojas kā viļņi un daļiņas. Viņš izmantoja dīvaino statistiku, kas aprakstīja, kā gaisma var apvienoties vienā vienībā (tagad pazīstama kā lāzers), un domāja, kā tā var ietekmēt daļiņas ar masu. Bet viņiem bija daudz gadu, kopš bija pietiekami sarežģīti instrumenti, lai pārbaudītu teoriju par daļiņām, kas kondensējas jaunā stāvoklī.

Kad Karls Vīmens un Ēriks Kornels atdzesēja rubīdiju-87 līdz miljarddaļām no absolūtās nulles, radās Bose Einšteina kondensāts (BEC). Viņiem bija jābūt uzmanīgiem un radošiem, lai atdzesētu šīs īpašās daļiņas, kas pazīstamas kā bozoni, izmantojot lāzeru un magnētu kombināciju. Par viņu pūlēm viņi saņēma Nobela prēmiju 2001. gadā. Mēs vēl nevaram atdzesēt daļiņas tā, lai to kustība karstuma dēļ pilnībā apstātos (patiesā absolūtā nulle), taču pietiek ar to, lai tās sasniegtu mazāk nekā vienu miljono daļu no Kelvina grāda. Bose Einšteina kondensāta īpašības.

Tas, kas atšķir bozonus no citām daļiņām, ir to veselo skaitļu “griešanās”, atšķirībā no parastajām daļiņām. Atsevišķajiem elektroniem saliktajos bozonos ir tendence vienlaikus ieņemt tieši tādu pašu enerģijas līmeni, kas nozīmē, ka atomi ir apvienojušies vienā un tajā pašā precīzā vienībā. Mēs varam aplūkot šo vienu vienību un redzēt vienu izplūdušo punktu, nevis vairākus atsevišķus atomus. Citus bozonus, piemēram, hēliju-4, var arī piespiest BEC.

Kad bozoni sabrūk savas identitātes vienā identitātē, tie vizuāli parāda mums viļņu daļiņu dualitāti jaunā veidā. BEC ar savu līdzību lāzeriem varētu mainīt noteiktas tehnoloģijas. To raksturīgā superfluiditāte nozīmē, ka tie plūst, nezaudējot enerģiju berzes dēļ, tāpēc tie ir efektīvs enerģijas avots. Nākotnē tos varētu izmantot, lai iegravētu nanolīmeni vai paātrinātu vielu tuvu gaismas ātrumam.