Először Albert Einstein jósolta, hogy a Bose-Einstein kondenzátumok furcsa atomelrendezést jelentenek, amelyet a laboratóriumokban csak 1995-ben igazoltak. Ezek a kondenzátumok koherens gázok, amelyek hidegebb hőmérsékleten keletkeznek, mint a természetben bárhol megtalálhatók. Ezen kondenzátumokon belül az atomok elveszítik egyéni identitásukat, és összeolvadnak, hogy kialakítsák azt, amit néha „szuper atomnak” neveznek.
Bose-Einstein kondenzátum elmélet
1924-ben Satyendra Nath Bose tanulmányozta a gondolatot fény utazott apró csomagokban, amelyek ma fotonok. Meghatározta a viselkedésük bizonyos szabályait, és elküldte Albert Einsteinnek. 1925-ben Einstein azt jósolta, hogy ugyanezek a szabályok vonatkoznak az atomokra is, mivel ők is bozonok, amelyeknek egész spinje van. Einstein kidolgozta elméletét, és felfedezte, hogy szinte minden hőmérsékleten kevés lesz a különbség. Megállapította azonban, hogy rendkívül hideg hőmérsékleten valami nagyon furcsa dolognak kell bekövetkeznie - a Bose-Einstein kondenzátum.
Bose-Einstein kondenzátum hőmérséklet
A hőmérséklet egyszerűen az atommozgás mértéke. A forró tárgyak gyorsan mozgó atomokból állnak, míg a hideg elemek lassan mozgó atomokból állnak. Míg az egyes atomok sebessége változó, az atomok átlagos sebessége állandó marad egy adott hőmérsékleten. A Bose-Einstein kondenzátumok tárgyalásakor az Abszolút vagy Kelvin hőmérsékleti skálát kell használni. Az abszolút nulla egyenlő -459 Fahrenheit fokkal, azzal a hőmérséklettel, amelynél minden mozgás megszűnik. A Bose-Einstein kondenzátum azonban csak 100 milliméter foknál kisebb hőmérsékleten képződik az Abszolút nulla fölött.
Bose-Einstein kondenzátumok képzése
Amint azt a Bose-Einstein statisztikák megjósolták, nagyon alacsony hőmérsékleten egy adott mintában a legtöbb atom ugyanazon kvantum szinten létezik. Amint a hőmérséklet az abszolút nullához közeledik, egyre több atom süllyed a legalacsonyabb energiaszintre. Amikor ez bekövetkezik, ezek az atomok elveszítik egyéni identitásukat. Egymás felett helyezkednek el, összeolvadnak egy megkülönböztethetetlen atomfoltba, amelyet Bose-Einstein kondenzátumként ismerünk. A leghidegebb hőmérséklet, amely a természetben van, a mély űrben található, 3 Kelvin fok körüli hőmérsékleten. 1995-ben azonban Eric Cornell és Carl Wieman 2000 Rubidium-87 atomból álló mintát lehűlni kevesebb, mint 1 milliárdod fokkal az abszolút nulla fölött, Bose-Einstein kondenzátumot képezve az első idő.
Bose-Einstein kondenzátum tulajdonságok
Ahogy az atomok hűlnek, inkább hullámként és kevésbé részecskékként viselkednek. Megfelelő lehűlés esetén hullámaik kitágulnak és átfedni kezdenek. Ez hasonlít a fedőn párásodó gőzre, amikor az felforrt. A víz összetapad, és egy csepp vizet vagy kondenzátumot képez. Ugyanez történik az atomokkal is, csak a hullámaik egyesülnek egymással. A Bose-Einstein kondenzátumok hasonlóak a lézerfényhez. Azonban a fotonok egységes módon viselkedése helyett az atomok léteznek tökéletes egységben. Mint egy kondenzáló vízcsepp, az alacsony energiájú atomok összeolvadva sűrű, megkülönböztethetetlen csomót alkotnak. 2011-től a tudósok még csak most kezdik tanulmányozni a Bose-Einstein kondenzátumok ismeretlen tulajdonságait. Csakúgy, mint a lézer esetében, a tudósok is kétségtelenül számos olyan felhasználást fedeznek fel számukra, amelyek a tudomány és az emberiség javát szolgálják.
