Hva er Bose Einstein Kondensat?

June 13  by Eliza

Bose Einstein kondensat dukket opp i 1995 som et eksempel på en utrolig kald femte tilstand av saken, en superflytende. Vårt univers består av gass, væske, solid, og plasma, men fysikk spår en annen form for materie som ikke finnes naturlig. Partiklene i Bose Einstein kondensat har den kaldeste temperatur er mulig, 0 grader Kelvin, eller det absolutte nullpunkt. Derfor partikler i denne tilstanden vise unike, selv bisarre, egenskaper.

I 1924 fysikerne Satyendra Nath Bose og Albert Einstein teori om at denne annen tilstand av materie må være mulig. Einstein forklarte på Bose ideer om oppførselen til lys når opptrer som bølger og partikler. Han søkte de merkelige statistikk som beskrevet hvordan lys kan smelte sammen i en enkelt enhet (nå kjent som en laser) og lurte på hvordan det kan påvirke partikler med masse. Men de var mange år fra å ha sofistikerte nok instrumenter for å teste teorien om partikler kondenserende inn i en ny tilstand.

Når Carl Wieman og Eric Cornell avkjølt rubidium-87 til innenfor billionths av en grad av det absolutte nullpunkt, ble Bose Einstein kondensat (BEC) født. De måtte være forsiktig og kreativ for å kjøle disse spesielle partikler, kalt bosoner, ved hjelp av en kombinasjon av laser og magneter. For sin innsats ble de belønnet Nobelprisen i 2001. Vi kan ikke ennå kule partikler slik at deres bevegelse på grunn av varmen stopper helt (sann absolutte nullpunkt), men å få dem til mindre enn en milliondel av en grad Kelvin er nok å vise egenskapene til Bose Einstein kondensat.

Hva setter bosoner fra andre partikler er deres heltall "spin", i motsetning til vanlige partikler. De separate elektroner i kompositt bosoner en tendens til å oppta nøyaktig det samme energinivå på samme tid, noe som betyr at atomene har løper sammen i de samme enhet. Vi kan se på denne enhet og se en uklar punkt, i stedet for flere separate atomer. Andre bosoner, som helium-4, kan også bli tvunget inn i en BEC.

Når bosoner kollapse sin identitet i en enkelt identitet, de visuelt vise oss bølge-partikkel dualiteten på en ny måte. BEC, med sin likhet til lasere, kan revolusjonere visse teknologier. Deres karakteristiske overflod betyr at de strømmer uten å miste noe energi til friksjon, slik at de er en effektiv kilde for energi. I fremtiden kan de brukes til å etse på nano-nivå eller akselerere saken nær lysets hastighet.

  • Carl Wieman, Wolfgang Ketterle, og Eric Cornell ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 2001 for sitt arbeid på Bose Einstein kondensat.