Кондензовано Босе-Еинстеиново порекло, својства и примена

Тхе Кондензат Босе-Ајнштајн то је стање материје које се јавља у одређеним честицама на температурама близу апсолутне нуле. Дуго времена се сматрало да су само три могућа агрегатна стања материје чврста, течна и гасовита.

Тада је откривено четврто стање: плазма; а кондензат Босе-Ајнштајн се сматра петом државом. Карактеристична особина је да се честице кондензата понашају као велики квантни систем, умјесто као што обично раде (као скуп појединачних квантних система или као групирање атома).

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

Индек

• 1 Оригин
• 2 Обтаининг
  • 2.1 Бозони
  • 2.2 Сви атоми су исти атом
• 3 Својства
• 4 Апплицатионс
  • 4.1 Кондензована Босе-Еинстеин и квантна физика
• 5 Референце

Оригин

Као и већина најновијих научних открића, постојање кондензата је теоретски изведено прије него што је било емпиријских доказа о његовом постојању..

Тако су Алберт Еинстеин и Сатиендра Натх Босе теоретски предвидјели овај феномен у заједничком издању 1920. Они су то учинили прво за случај фотона, а затим за случај хипотетских плиновитих атома..

Демонстрација њеног стварног постојања није била могућа до пре неколико деценија, када је било могуће да се узорак охлади на температурама које су биле довољно ниске да се докаже да су очекиване једначине истините..

Добивање

Босе-Ајнштајнов кондензат су 1995. године добили Ериц Цорнелл, Царло Виеман и Волфганг Кеттерле, који ће захваљујући томе на крају подијелити Нобелову награду за физику 2001. године.

Да би постигли Босе-Ајнштајн кондензат, користили су низ експерименталних техника у атомској физици, са којима су успели да достигну температуру од 0.00000002 степени Келвина изнад апсолутне нуле (температура много нижа од најниже температуре у спољашњем простору)..

Ериц Цорнелл и Царло Веиман користили су ове технике у разблаженом гасу састављеном од атома рубидијума; Са своје стране, Волфганг Кеттерле их је касније применио на натријумове атоме.

Бозони

Име бозон се користи у част физичара који је рођен у Индији Сатиендра Натх Босе. У физици честица разматрају се два основна типа елементарних честица: бозони и ферминиони.

Оно што одређује да ли је честица бозон или фермион је да ли је њен спин целобројни или полу-цели број. На крају, бозони су честице одговорне за пренос интеракцијских сила између фермиона.

Само бозонске честице могу имати ово стање кондензата Босе-Ајнштајн: ако су честице које се хлади фермиони, оно што се постиже зове се Фермијева течност..

То је тако зато што бозони, за разлику од фермиона, не морају да се придржавају Паулијевог принципа искључења, који наводи да две идентичне честице не могу бити у истом квантном стању у исто време..

Сви атоми су исти атом

У Босе-Еинстеиновом кондензату сви атоми су апсолутно једнаки. На тај начин, већина кондензованих атома је на истом квантном нивоу, спуштајући се на најнижи могући ниво енергије.

Поделом тог истог квантног стања и поседујући сву исту (минималну) енергију, атоми се не разликују и понашају се као један "суператом".

Пропертиес

Чињеница да сви атоми имају идентична својства претпоставља низ одређених теоријских својстава: атоми заузимају исту запремину, распршују исту боју и чине хомогени медијум, између осталог.

Ова својства су слична онима код идеалног ласера, који емитује кохерентну светлост (просторно и временски), униформну, монохроматску, у којој су сви таласи и фотони апсолутно једнаки и крећу се у истом правцу, тако да идеално не дисипате.

Апплицатионс

Могућности које нуди ово ново стање материје су многе, неке заиста невероватне. Међу садашњим или развојним, најзанимљивије примјене кондензата Босе-Ајнштајн су:

- Користи се заједно са атомским ласерима за стварање нано-структура високе прецизности.

- Детекција интензитета гравитационог поља.

- Производња атомских сатова је прецизнија и стабилнија од оних који тренутно постоје.

- Симулације, у малом обиму, за проучавање одређених космолошких феномена.

- Примена суперфлуидности и суправодљивости.

- Апликације су изведене из феномена познатог као слов лигхт или споро светло; на пример, у телепортацији или у обећавајућем пољу квантног рачунања.

- Продубљивање знања квантне механике, спровођење сложенијих и нелинеарних експеримената, као и верификација одређених недавно формулисаних теорија. Кондензати пружају могућност да се у лабораторијама рекреирају феномени који се дешавају до светлосних година.

Као што можете видети, Бозе-Ајнштајн кондензати се могу користити не само за развој нових техника, већ и за усавршавање неких техника које већ постоје.

Не узалуд они нуде велику прецизност и поузданост, што је могуће због њихове фазе кохерентности у атомском пољу, што олакшава велику контролу времена и удаљености.

Стога, Бозе-Ајнштајн кондензати могу постати револуционарни као што је и сам ласер, јер имају много заједничких својстава. Међутим, велики проблем за ово је у температури на којој се производе ти кондензати.

Стога, потешкоћа лежи иу томе колико је компликовано да се оне добију иу њиховом скупом одржавању. Стога се већина напора тренутно углавном фокусира на њену примјену на темељна истраживања.

Кондензована Босе-Еинстеин и квантна физика

Демонстрација постојања Босе-Еинстеинових кондензата понудила је ново и важно средство за проучавање нових физичких феномена у веома различитим областима..

Нема сумње да његова кохеренција на макроскопском нивоу олакшава и проучавање, разумевање и демонстрацију закона квантне физике..

Међутим, чињеница да су температуре близу апсолутне нуле неопходне да би се постигло ово стање материје је озбиљна неугодност да се извуче максимум из својих невероватних својстава..

Референце

1. Кондензат Босе-Ајнштајна (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 6. априла 2018. године, са ес.википедиа.орг.
2. Кондензат Босе-Ајнштајн. (н.д.) У Википедији. Преузето 6. априла 2018. године, са ен.википедиа.орг.
3. Ериц Цорнелл и Царл Виеман (1998). Кондензовани Босе-Ајнштајн, "Истраживање и наука".
4. А. Цорнелл & Ц. Е. Виеман (1998). "Босе-Ајнштајн конденсте". Сциентифиц Америцан.
5. Босон (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 6. априла 2018. године, са ес.википедиа.орг.
6. Босон (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 6. априла 2018. године, са ен.википедиа.орг.