Sifat-sifat Kondensat Bose Einstein

Pertama kali diprediksi oleh Albert Einstein, kondensat Bose-Einstein mewakili susunan atom yang aneh yang tidak diverifikasi di laboratorium hingga tahun 1995. Kondensat ini adalah gas koheren, dibuat pada suhu yang lebih dingin daripada yang dapat ditemukan di mana pun di alam. Dalam kondensat ini, atom kehilangan identitas individualnya dan bergabung untuk membentuk apa yang kadang-kadang disebut sebagai "atom super".

Pada tahun 1924, Satyendra Nath Bose mempelajari gagasan bahwa perjalanan ringan dalam paket kecil, sekarang dikenal sebagai foton. Dia menetapkan aturan tertentu untuk perilaku mereka dan mengirimkannya ke Albert Einstein. Pada tahun 1925, Einstein meramalkan bahwa aturan yang sama akan berlaku untuk atom karena mereka juga boson, memiliki putaran bilangan bulat. Einstein mengerjakan teorinya dan menemukan bahwa pada hampir semua suhu, akan ada sedikit perbedaan. Namun, ia menemukan bahwa pada suhu yang sangat dingin sesuatu yang sangat aneh akan terjadi – kondensat Bose-Einstein.

Suhu hanyalah ukuran gerakan atom. Benda panas terdiri dari atom yang bergerak cepat, sedangkan benda dingin terdiri dari atom yang bergerak lambat. Sementara kecepatan atom individu bervariasi, kecepatan rata-rata atom tetap konstan pada suhu tertentu. Saat membahas kondensat Bose-Einstein, perlu menggunakan skala suhu Absolut, atau Kelvin. Nol mutlak sama dengan -459 derajat Fahrenheit, suhu di mana semua gerakan berhenti. Namun, kondensat Bose-Einstein hanya terbentuk pada suhu kurang dari 100 juta derajat di atas nol mutlak.

Seperti yang diprediksi oleh statistik Bose-Einstein, pada suhu yang sangat rendah, sebagian besar atom dalam sampel tertentu berada pada tingkat kuantum yang sama. Saat suhu mendekati nol mutlak, semakin banyak atom turun ke tingkat energi terendah. Ketika ini terjadi, atom-atom ini kehilangan identitas individualnya. Mereka menjadi tumpang tindih satu sama lain, bergabung menjadi satu gumpalan atom yang tidak dapat dibedakan, yang dikenal sebagai kondensat Bose-Einstein. Suhu terdingin yang ada di alam ditemukan di luar angkasa, sekitar 3 derajat Kelvin. Namun, pada tahun 1995, Eric Cornell dan Carl Wieman mampu mendinginkan sampel 2.000 atom Rubidium-87 untuk kurang dari 1 miliar derajat di atas nol mutlak, menghasilkan kondensat Bose-Einstein untuk yang pertama waktu.

Saat atom mendingin, mereka berperilaku lebih seperti gelombang dan kurang seperti partikel. Ketika cukup dingin, gelombang mereka mengembang dan mulai tumpang tindih. Ini mirip dengan uap yang mengembun pada tutupnya saat direbus. Air menggumpal untuk membentuk setetes air, atau kondensat. Hal yang sama terjadi pada atom, hanya gelombangnya yang bergabung. Kondensat Bose-Einstein mirip dengan sinar laser. Namun, alih-alih foton berperilaku secara seragam, itu adalah atom yang ada dalam penyatuan sempurna. Seperti setetes air yang mengembun, atom-atom berenergi rendah bergabung bersama untuk membentuk gumpalan padat yang tidak dapat dibedakan. Pada 2011, para ilmuwan baru mulai mempelajari sifat yang tidak diketahui dari kondensat Bose-Einstein. Seperti halnya laser, para ilmuwan pasti akan menemukan banyak kegunaannya yang akan bermanfaat bagi sains dan kemanusiaan.