Kondenseret Bose-Einstein oprindelse, egenskaber og anvendelser



den Bose-Einstein kondensat det er en tilstand af materie, der forekommer i visse partikler ved temperaturer tæt på absolut nul. I lang tid blev det antaget, at de eneste tre mulige aggregerende tilstander af materie var faste, flydende og gasformige.

Derefter blev den fjerde stat opdaget: plasma; og Bose-Einstein-kondensatet betragtes som den femte stat. Den karakteristiske egenskab er, at kondensatpartiklerne opfører sig som et stort kvantesystem i stedet for som de normalt gør (som et sæt af individuelle kvantesystemer eller som en gruppering af atomer).

Det kan med andre ord siges, at hele sæt af atomer, der udgør Bose-Einstein-kondensatet, opfører sig som om det var et enkelt atom.

indeks

  • 1 Oprindelse
  • 2 Erhvervelse
    • 2.1 bosonerne
    • 2.2 Alle atomer er det samme atom
  • 3 Egenskaber
  • 4 applikationer
    • 4.1 Kondenseret Bose-Einstein og kvantefysik
  • 5 referencer

kilde

Ligesom mange af de seneste videnskabelige opdagelser blev tilstedeværelsen af ​​kondensatet udledt teoretisk, før der var empiriske tegn på dets eksistens.

var de således Albert Einstein og Satyendra Nath Bose forudsiges teoretisk hvem dette fænomen i en fælles publikation i 1920'erne De gjorde dette første i tilfælde af fotoner og derefter til det hypotetiske tilfælde af gasformige atomer.

Demonstrationen af ​​dens virkelige eksistens havde ikke været muligt for nogle få årtier siden, da det var muligt at afkøle en prøve til temperaturer, der var tilstrækkelige til at bevise, at hvad de forventede ligninger var sande.

opnå

Bose-Einstein-kondensatet blev opnået i 1995 af Eric Cornell, Carlo Wieman og Wolfgang Ketterle, der takket være dette ville ende med at dele Nobelprisen for Fysik i 2001.

At opnå Bose-Einstein-kondensat tyet til en række eksperimentelle teknikker atomare fysik, som formåede at nå temperaturen 0.00000002 grader Kelvin over det absolutte nulpunkt (meget lavere end den laveste temperatur observeret i det ydre rum temperatur).

Eric Cornell og Carlo Weiman brugte disse teknikker i en fortyndet gas sammensat af rubidiumatomer; Til sin side anvender Wolfgang Ketterle dem kort tid senere natriumatomer.

Bosons

Navnet boson bruges til ære for den indisk fødte fysiker Satyendra Nath Bose. I partiklernes fysik betragtes to grundlæggende typer af elementære partikler: bosoner og ferminioner.

Hvad bestemmer, om en partikel er en boson eller en fermion, er, om dens spin er heltal eller halv heltal. I sidste ende er bosoner partiklerne ansvarlige for overførsel af interaktionskræfter mellem fermioner.

Kun de bosoniske partikler kan have denne tilstand af Bose-Einstein-kondensat: hvis de partikler, der afkøles, er fermioner, kaldes det en Fermi-væske..

Dette skyldes, at bosoner, i modsætning til fermioner, ikke behøver at overholde Paulis udelukkelsesprincip, som siger at to identiske partikler ikke kan være i samme kvantetilstand samtidig.

Alle atomer er det samme atom

I et Bose-Einstein-kondensat er alle atomer helt ens. På denne måde er de fleste kondenserede atomer på samme kvante niveau, faldende til det laveste energiniveau muligt.

Ved at dele denne samme kvantetilstand og have den samme (minimum) energi, er atomerne uadskillelige og opfører sig som en enkelt "superatom".

egenskaber

At alle atomer har identiske egenskaber forudsætter en række bestemte teoretiske egenskaber: atomerne besidder samme volumen, spredter lys af samme farve og udgør et homogent medium blandt andre karakteristika.

Disse egenskaber ligner dem af den ideelle laser, som udsender et sammenhængende lys (rumligt og temporalt), ensartet, monokromatisk, hvor alle bølger og fotoner er helt ens og bevæger sig i samme retning, hvilket ideelt set ikke utrættende.

applikationer

Mulighederne i denne nye tilstand er mange, nogle virkelig fantastiske. Blandt de nuværende eller udviklende er de mest interessante anvendelser af Bose-Einstein-kondensater følgende:

- Dens brug sammen med atomlasere til at skabe nøjagtige nanokonstruktioner med høj præcision.

- Påvisning af gravitationsfeltintensitet.

- Produktion af atomure mere præcis og stabil end de der eksisterer.

- Simuleringer i lille skala til undersøgelse af visse kosmologiske fænomener.

- Anvendelser af superfluiditet og superledningsevne.

- Applikationer stammer fra fænomenet kendt som langsomt lys eller langsomt lys for eksempel i teleportation eller i det lovende felt af kvantemetode.

- Uddybning af viden om kvantemekanik, udførelse af mere komplekse og ikke-lineære eksperimenter samt verifikation af visse teorier, der for nylig er formuleret. Kondensaterne giver mulighed for at genskabe i laboratoriernes fænomener, der sker i lysår.

Som du kan se, kan Bose-Einstein-kondensaterne ikke kun bruges til at udvikle nye teknikker, men også for at perfektere nogle teknikker, der allerede eksisterer.

Ikke forgæves giver de stor præcision og pålidelighed, hvilket er muligt på grund af deres fasekonhærens i atomfeltet, hvilket letter en stor kontrol af tid og afstande.

Derfor kan Bose-Einstein-kondensaterne blive så revolutionerende som selve laseren var, da de har mange egenskaber til fælles. Det store problem for dette forekommer dog i den temperatur, hvor disse kondensater fremstilles.

Problemet ligger således både i, hvor kompliceret det er at opnå dem og i deres dyre vedligeholdelse. Derfor fokuserer de fleste af indsatsen primært primært på dets anvendelse på grundforskning.

Kondenseret Bose-Einstein og kvantefysik

Demonstrationen af ​​eksistensen af ​​Bose-Einstein-kondensater har tilbudt et nyt og vigtigt redskab til undersøgelse af nye fysiske fænomener på meget forskellige områder.

Der er ingen tvivl om, at dens sammenhæng på makroskopisk niveau letter både studere, forståelse og demonstration af kvantefysikloven.

Men det faktum, at temperaturer tæt på absolut nul er nødvendige for at opnå denne tilstand af materiel er en alvorlig ulejlighed for at få mest muligt ud af sine utrolige egenskaber..

referencer

  1. Kondensat af Bose-Einstein (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 6. april 2018, fra es.wikipedia.org.
  2. Bose-Einstein kondensat. (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 6. april 2018, fra en.wikipedia.org.
  3. Eric Cornell og Carl Wieman (1998). Kondenseret Bose-Einstein, "Forskning og Videnskab".
  4. A. Cornell & C. E. Wieman (1998). "The Bose-Einstein condenste". Videnskabelig amerikansk.
  5. Bosón (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 6. april 2018, fra es.wikipedia.org.
  6. Boson (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 6. april 2018, fra en.wikipedia.org.