БОСЕ-АЈНШТАЈНОВ КОНДЕНЗАТ: СВОЈСТВА И ПРИМЕНЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Босе-Еинстеин кондензата је стање материје која се јавља у појединим честицама на температурама близу апсолутне нуле. Дуго се сматрало да су једина три могућа стања накупљања материје чврста, течна и гасна.

Тада је откривено четврто стање: стање плазме; а Босе-Ајнштајнов кондензат се сматра петим стањем. Карактеристично својство је да се честице у кондензату понашају као велики квантни систем, а не као обично (као скуп појединачних квантних система или као група атома).

Другим речима, може се рећи да се читав низ атома који чине Босе-Ајнштајнов кондензат понаша као да је један атом.

Порекло

Као и мноштво новијих научних открића, постојање кондензата је теоретски закључено пре него што су постојали емпиријски докази о његовом постојању.

Стога су Алберт Еинстеин и Сатиендра Натх Босе теоријски предвидјели овај феномен у заједничкој публикацији 1920-их година. Прво су то учинили за случај фотона, а затим за хипотетичке атоме гасова.

Демонстрација његовог стварног постојања није била могућа до пре неколико деценија, када је било могуће охладити узорак до довољно ниских температура да се провери да ли је тачно шта једнаџбе предвиђају.

Сатиендра Натх Босе

Прибављање

Кондензат Босе-Ајнштајна 1995. године добили су Ериц Цорнелл, Царло Виеман и Волфганг Кеттерле, који ће захваљујући њему завршити с дељењем Нобелове награде за физику 2001. године.

Да би постигли кондензат, Босе-Ајнштајн је прибегао низу експерименталних техника атомске физике, помоћу којих су успели да достигну температуру од 0,00000002 степени Келвина изнад апсолутне нуле (температура много нижа од најниже температуре примећене у спољном простору) .

Ериц Цорнелл и Царло Веиман користили су ове технике на разблаженом гасу састављеном од атома рубидијума; са своје стране, Волфганг Кеттерле их је убрзо потом нанео на атоме натријума.

Бозони

Име бозон користи се у част физичара рођеног Индијаца Сатиендра Натх Босе-а. У физици честица разматрају се две основне врсте елементарних честица: бозони и ферминиони.

Оно што одређује да ли је честица бозон или фермион је да ли је њен спин цео или половина. Коначно, бозони су честице задужене за пренос сила интеракције између фермиона.

Само бозонске честице могу имати ово стање Босе-Ајнштајнова кондензата: ако су охлађене честице фермиони, оно што се постиже назива се Ферми течност.

То је зато што бозони, за разлику од фермиона, не морају да испуне Паулијев принцип искључења, који каже да две идентичне честице не могу истовремено да буду у истом квантном стању.

Сви атоми су исти атом

У Босе-Ајнштајновом кондензату сви су атоми апсолутно исти. На овај начин, већина атома у кондензату се налази на истом квантном нивоу, спуштајући се на најнижи могући ниво енергије.

Дијелећи то исто квантно стање и сви који имају исту (минималну) енергију, атоми се не разликују и понашају се као један “супер атом”.

Својства

Чињеница да сви атоми имају идентична својства претпоставља низ одређених теоријских својстава: атоми заузимају исти волумен, распршују светлост исте боје и хомогени медијум се састоји између осталих карактеристика.

Ова својства су слична онима идеалног ласера ​​који емитује кохерентну светлост (просторно и временски), једнолику, једнобојну, у којој су сви таласи и фотони апсолутно исти и крећу се у истом правцу, у идеалном случају не расипати.

Апликације

Могућности које пружа ново стање материје су многобројне, неке заиста задивљујуће. Међу садашњим или у развоју најзанимљивије примене Босе-Еинстеин кондензата су следеће:

- Његова употреба заједно са атомским ласерима за стварање високо прецизних нано-структура.

- Детекција интензитета гравитационог поља.

- Израда прецизнијих и стабилнијих атомских сатова од оних који тренутно постоје.

- Симулације малих димензија за проучавање одређених космолошких појава.

- Примене суперфлувидности и суправодљивости.

- апликације изведене из феномена познатог као споро светло или споро светло; на пример, у телепортацији или у пољу које обећава у квантном рачунању.

- продубљивање знања квантне механике, извођење сложенијих и нелинеарних експеримената, као и верификација неких недавно формулисаних теорија. Кондензати нуде могућност рекреирања појава које се јављају светлосним годинама далеко у лабораторијама.

Као што се може видети, Босе-Еинстеин кондензати се могу користити не само за развој нових техника, већ и за рафинирање неких техника које већ постоје.

Не узалуд, они нуде велику прецизност и поузданост, што је могуће због њихове фазне кохеренције у атомском пољу, што омогућава велику контролу времена и растојања.

Стога су Босе-Ајнштајнови кондензати могли бити једнако револуционарни као и сам ласер некада, јер имају многа заједничка својства. Међутим, велики проблем да се то догоди лежи у температури на којој се стварају ти кондензати.

Дакле, потешкоћа лежи и у томе колико је компликовано њихово добијање и у њиховом скупој одржавању. Из свих ових разлога, тренутно се већина напора усредсређује на његову примену у основним истраживањима.

Босе-Ајнштајнов кондензати и квантна физика

Демонстрација постојања Босе-Ајнштајнских кондензата понудила је важно ново средство за проучавање нових физичких појава у веома разним областима.

Нема сумње да његова кохерентност на макроскопском нивоу олакшава проучавање и разумевање и демонстрирање закона квантне физике.

Међутим, чињеница да су температуре блиске апсолутној нули неопходне за постизање оваквог стања материје, озбиљан је недостатак да бисте се извукли из његових невероватних својстава.

Референце

1. Босе - Ајнштајнов кондензат (други). На Википедији. Преузето 6. априла 2018. године са ес.википедиа.орг.
2. Босе - Ајнштајн кондензовати. (нд) У Википедији. Преузето 6. априла 2018. године са ен.википедиа.орг.
3. Ериц Цорнелл и Царл Виеман (1998). Босе-Ајнштајн кондензати, "Истраживање и наука".
4. А. Цорнелл и ЦЕ Виеман (1998). „Босе - Ајнштајнов кондензат“. Сциентифиц Америцан.
5. Босон (други). На Википедији. Преузето 6. априла 2018. године са ес.википедиа.орг.
6. Босон (други). На Википедији. Преузето 6. априла 2018. године са ен.википедиа.орг.