Sűrített Bose-Einstein eredet, tulajdonságok és alkalmazások

az Bose-Einstein kondenzátum ez egy olyan állapot, amely bizonyos részecskékben az abszolút nullához közeli hőmérsékleten jelentkezik. Hosszú ideig úgy gondolták, hogy az anyag egyetlen három lehetséges aggregációs állapota szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú.

Ekkor felfedezték a negyedik állapotot: plazma; és a Bose-Einstein kondenzátumot az ötödik állapotnak tekintjük. Jellemző tulajdonsága, hogy a kondenzátum-részecskék nagy kvantumrendszerként viselkednek, mint általában (egyes kvantumrendszerek vagy atomok csoportjaként).

Más szóval elmondható, hogy a Bose-Einstein kondenzátumot alkotó atomok egész sora úgy viselkedik, mintha egyetlen atom lenne..

index

• 1 Eredet
• 2
  • 2.1 A boszonok
  • 2.2 Minden atom azonos
• 3 Tulajdonságok
• 4 Alkalmazások
  • 4.1 Kondenzált Bose-Einstein és kvantumfizika
• 5 Referenciák

forrás

A legtöbb legújabb tudományos felfedezéshez hasonlóan a kondenzátum meglétét elméletileg már levezetették, mielőtt empirikus bizonyíték állna fenn a létezéséről..

Így Albert Einstein és Satyendra Nath Bose, aki elméletileg előrejelezte ezt a jelenséget egy közös kiadványban az 1920-as években, először a fotonok, majd a hipotetikus gáznemű atomok esetében tették..

Valódi létezésének bemutatása csak néhány évtizeddel ezelőtt volt lehetséges, amikor a mintákat elég alacsony hőmérsékletre lehűtötték, hogy bizonyítsuk, hogy a várt egyenletek igazak voltak.

megszerzése

A Bose-Einstein-kondenzátumot 1995-ben Eric Cornell, Carlo Wieman és Wolfgang Ketterle szerezte meg, akik ennek köszönhetően a 2001-es fizikai Nobel-díjat osztják meg..

A Bose-Einstein kondenzátum eléréséhez az atomfizikában számos kísérleti technikát alkalmaztak, amellyel sikerült elérni a 0,00000002 Kelvin fokot az abszolút nulla felett (a hőmérséklet sokkal alacsonyabb, mint a világűrben megfigyelt legalacsonyabb hőmérséklet)..

Eric Cornell és Carlo Weiman ezeket a technikákat egy rubidium atomokból álló hígított gázban használták; Wolfgang Ketterle viszont rövid időn belül alkalmazta őket nátrium-atomokra.

A boszonok

A boson nevet az indiai születésű fizikai Satyendra Nath Bose tiszteletére használják. A részecskék fizikájában az elemi részecskék két alapvető típusát tekintjük: boszonok és ferminionok.

Mi határozza meg, hogy egy részecske boszon vagy fermion, hogy a centrifugája egész vagy fél egész. Végül a boszonok a részecskék, amelyek felelősek a fermionok közötti kölcsönhatási erők közvetítéséért.

Csak a boszonikus részecskék lehetnek ilyen Bose-Einstein-kondenzátum-állapotok: ha a lehűtött részecskék fermionok, az elért Fermi-folyadék..

Ez azért van így, mert a bosonoknak, a fermionokkal ellentétben, nem kell megfelelniük Pauli kizárási elvének, amely szerint a két azonos részecske nem lehet ugyanabban a kvantumállapotban egyidejűleg.

Minden atom azonos atom

Bose-Einstein kondenzátumban minden atom teljesen egyenlő. Ily módon a legtöbb kondenzált atom ugyanabban a kvantumszintben van, és a lehető legalacsonyabb energiaszintre esik.

Ugyanezen kvantumállapot megosztása és az összes azonos (minimális) energiával rendelkező atomok megkülönböztethetetlenek és egyetlen "szuperatomként" viselkednek..

tulajdonságok

Az a tény, hogy minden atom azonos tulajdonságokkal rendelkezik, meghatározott elméleti tulajdonságok sorát feltételezi: az atomok azonos térfogatúak, ugyanolyan színben szóródnak és homogén közeget alkotnak, többek között.

Ezek a tulajdonságok hasonlítanak az ideális lézerhez, amely koherens fényt bocsát ki (térbeli és időbeli), egységes, monokromatikus, amelyben minden hullám és foton teljesen egyenlő és ugyanabban az irányban mozog, így ideális esetben nem szétoszlott.

alkalmazások

Az új anyagállapot által kínált lehetőségek sokak, néhány igazán csodálatos. A jelenlegi vagy fejlődő Bose-Einstein kondenzátumok közül a legérdekesebb alkalmazások a következők:

- Az atom lézerekkel együtt használva nagy pontosságú nanoszerkezeteket hoz létre.

- A gravitációs térerősség detektálása.

- Az atomórák gyártása pontosabb és stabilabb, mint a jelenleg létező.

- Kisméretű szimulációk bizonyos kozmológiai jelenségek tanulmányozására.

- A szuperfluiditás és a szupravezetés alkalmazása.

- A jelenségből ismert alkalmazások lassú fény vagy lassú fény; például teleportáláskor vagy a kvantumszámítás ígéretes területén.

- A kvantummechanika ismeretének elmélyítése, bonyolultabb és nemlineáris kísérletek végrehajtása, valamint a közelmúltban megfogalmazott egyes elméletek igazolása. A kondenzátumok lehetőséget nyújtanak arra, hogy a laboratóriumokban újjászervezzenek olyan jelenségeket, amelyek fényévekkel fordulnak elő.

Mint látható, a Bose-Einstein kondenzátumokat nemcsak új technikák kifejlesztésére lehet használni, hanem a már létező technikák tökéletesítésére is..

Nem hiábavalóan nagy pontosságot és megbízhatóságot nyújtanak, ami az atommezőben való fázis koherenciájuknak köszönhető, ami megkönnyíti az idő és a távolságok nagyfokú ellenőrzését..

Ezért a Bose-Einstein kondenzátumai ugyanolyan forradalmiak lehetnek, mint maga a lézer, mivel sok közös tulajdonságuk van. Ennek azonban a legnagyobb problémája abban a hőmérsékletben rejlik, amelyben ezek a kondenzátumok keletkeznek.

Így a nehézség abban rejlik, hogy mennyire bonyolult a beszerzésük és a költséges karbantartásuk. Ezért a legtöbb erőfeszítés jelenleg elsősorban az alapkutatásra való alkalmazására összpontosít.

Sűrített Bose-Einstein és kvantumfizika

A Bose-Einstein kondenzátumok létezésének bemutatása új és fontos eszközt kínál az új fizikai jelenségek tanulmányozásához nagyon különböző területeken.

Kétségtelen, hogy a makroszkopikus szinten fennálló koherenciája megkönnyíti a kvantumfizika törvényeinek tanulmányozását, megértését és bemutatását..

Azonban az a tény, hogy az abszolút nullához közeli hőmérséklet szükséges ahhoz, hogy ezt az állapotot elérje, komoly kényelmetlenséget jelent a hihetetlen tulajdonságainak a lehető legnagyobb kihasználása..

referenciák

1. Bose-Einstein kondenzátuma (n.d.). Wikipédiában. A (z) es.wikipedia.org-ról 2018. április 6-án került letöltésre.
2. Bose-Einstein kondenzátum. (n.d.) Wikipédiában. 2018. április 6-án, az en.wikipedia.org-ról származik.
3. Eric Cornell és Carl Wieman (1998). Kondenzált Bose-Einstein, "Kutatás és tudomány".
4. A. Cornell és C. E. Wieman (1998). "A Bose-Einstein condenste". Tudományos amerikai.
5. Bosón (n.d.). Wikipédiában. A (z) es.wikipedia.org-ról 2018. április 6-án került letöltésre.
6. Boson (n.d.). Wikipédiában. 2018. április 6-án, az en.wikipedia.org-ról származik.