ბოზე აინშტაინის კონდენსატის თვისებები

ალბერტ აინშტაინის მიერ პირველად წინასწარმეტყველებული ბოზე-აინშტაინის კონდენსატები წარმოადგენს ატომების უცნაურ წყობას, რომელიც 1995 წლამდე ლაბორატორიებში არ გადამოწმებულა. ეს კონდენსატები არის თანმიმდევრული გაზები, რომლებიც შექმნილია უფრო ცივ ტემპერატურაზე, ვიდრე ბუნების ნებისმიერ წერტილში გვხვდება. ამ კონდენსატების ფარგლებში ატომები კარგავენ ინდივიდუალურ იდენტურობას და ერწყმიან ერთმანეთს და ქმნიან იმას, რასაც ზოგჯერ "სუპერ ატომს" უწოდებენ.

1924 წელს Satyendra Nath Bose იკვლევდა იმ აზრს, რომ იმოგზაურა სინათლემ პატარა პაკეტებში, ახლა უკვე ფოტონების სახელით არის ცნობილი. მან განსაზღვრა მათი ქცევის გარკვეული წესები და გაგზავნა ალბერტ აინშტაინთან. 1925 წელს აინშტაინმა იწინასწარმეტყველა, რომ იგივე წესები შეეხებოდა ატომებს, რადგან ისინი ასევე იყვნენ ბოზონები, რომლებსაც მთელი ტრიალი ჰქონდათ. აინშტაინმა შეიმუშავა თავისი თეორია და აღმოაჩინა, რომ თითქმის ყველა ტემპერატურაზე მცირე განსხვავება იქნებოდა. ამასთან, მან დაადგინა, რომ უკიდურესად ცივ ტემპერატურაზე ძალიან უცნაური რამ უნდა მომხდარიყო - ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი.

ტემპერატურა უბრალოდ ატომური მოძრაობის საზომია. ცხელი საგნები შედგება ატომებისაგან, რომლებიც სწრაფად მოძრაობენ, ხოლო ცივი საგნები - ატომებისაგან, რომლებიც ნელა მოძრაობენ. მიუხედავად იმისა, რომ ინდივიდუალური ატომების სიჩქარე განსხვავდება, ატომების საშუალო სიჩქარე მოცემულ ტემპერატურაზე უცვლელი რჩება. ბოზე-აინშტაინის კონდენსატებზე მსჯელობისას საჭიროა გამოიყენოთ აბსოლუტური, ან კელვინის ტემპერატურის შკალა. აბსოლუტური ნულოვანი ტოლია -459 გრადუსი ფარენგეიტის, ტემპერატურა, რომელზეც მთელი მოძრაობა წყდება. ამასთან, ბოზე-აინშტაინის კონდენსატები წარმოიქმნება მხოლოდ აბსოლუტური ნულიდან 100 მილიონიან ხარისხზე ნაკლები ტემპერატურის პირობებში.

როგორც ბოზ-აინშტაინის სტატისტიკამ იწინასწარმეტყველა, ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, ატომების უმეტესობა მოცემულ ნიმუშში იმავე კვანტურ დონეზე არსებობს. როგორც ტემპერატურა აბსოლუტურ ნულს უახლოვდება, უფრო და უფრო მეტი ატომები ეშვება ენერგიის ყველაზე დაბალ დონეზე. როდესაც ეს ხდება, ეს ატომები კარგავენ ინდივიდუალურ იდენტურობას. ისინი ერთმანეთზე ზედმეტი ხდებიან და გაერთიანდებიან ერთ განურჩეველ ატომურ ბლომად, რომელიც ცნობილია როგორც ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი. ბუნებაში არსებული ყველაზე ცივი ტემპერატურა გვხვდება ღრმა სივრცეში, კელვინის დაახლოებით 3 გრადუსამდე. ამასთან, 1995 წელს ერიკ კორნელმა და კარლ ვიემანმა შეძლეს 2,000 რუბიდიუმ -87 ატომის ნიმუშის გაგრილება აბსოლუტური ნულიდან 1 მლრდ-ზე მეტრზე ნაკლები, რაც წარმოქმნის ბოზე-აინშტაინის კონდენსატს პირველი დრო

ატომების გაცივებისთანავე ისინი უფრო მეტად იქცევიან ტალღებად და ნაკლებად ნაწილაკებად. საკმარისად გაცივების შემთხვევაში, მათი ტალღები ფართოვდება და იწყებს გადახურვას. ეს ჰგავს სახურავზე ორთქლის კონდენსაციას ადუღებისას. წყალი გროვდება და ქმნის წყლის წვეთს, ან კონდენსატს. იგივე ხდება ატომებთან, მხოლოდ მათი ტალღები ერწყმის ერთმანეთს. ბოზე-აინშტაინის კონდენსატები ლაზერული სინათლის მსგავსია. ამასთან, ფოტონის ერთგვაროვანი ქცევის ნაცვლად, ეს არის ატომები, რომლებიც სრულყოფილ კავშირშია. წყლის კონდენსაციის წვეთის მსგავსად, დაბალი ენერგიის ატომები ერწყმიან ერთმანეთს და ქმნიან მკვრივ, განურჩეველ სიმსივნას. 2011 წლის მონაცემებით, მეცნიერები ჯერ იწყებენ ბოზე-აინშტაინის კონდენსატების უცნობი თვისებების შესწავლას. ისევე როგორც ლაზერის შემთხვევაში, მეცნიერები უეჭველად აღმოაჩენენ მათ მრავალ გამოყენებას, რაც სარგებელს მოუტანს მეცნიერებას და კაცობრიობას.