Bose Einšteino kondensato savybės

Pirmą kartą Alberto Einšteino prognozuotas Bose-Einšteino kondensatas yra keistas atomų išsidėstymas, kuris nebuvo patikrintas laboratorijose iki 1995 m. Šie kondensatai yra koherentinės dujos, susidarančios esant šaltesnei temperatūrai, nei galima rasti bet kurioje gamtos vietoje. Šiuose kondensatuose atomai praranda savo individualią tapatybę ir susilieja, kad susidarytų tai, kas kartais vadinama „super atomu“.

1924 m. Satyendra Nathas Bose'as tyrinėjo tai keliavo šviesa mažais paketėliais, dabar vadinamais fotonais. Jis apibrėžė tam tikras jų elgesio taisykles ir nusiuntė jas Albertui Einšteinui. 1925 m. Einšteinas numatė, kad tos pačios taisyklės bus taikomos ir atomams, nes jie taip pat yra bozonai, turintys sveikąjį skaičių. Einšteinas sukūrė savo teoriją ir atrado, kad beveik visose temperatūrose skirtumas bus nedaug. Tačiau jis nustatė, kad esant labai šaltai temperatūrai turėtų įvykti kažkas labai keisto - Bose-Einšteino kondensatas.

Temperatūra yra tiesiog atominio judėjimo matas. Karšti daiktai susideda iš greitai judančių atomų, o šalti daiktai - iš lėtai judančių atomų. Nors atskirų atomų greitis skiriasi, vidutinis atomų greitis išlieka pastovus esant tam tikrai temperatūrai. Aptariant Bose-Einšteino kondensatus, būtina naudoti Absoliuto arba Kelvino temperatūros skalę. Absoliutus nulis lygus -459 laipsniams pagal Farenheitą - tai temperatūra, kuriai esant visi judesiai nutrūksta. Tačiau Bose-Einšteino kondensatai susidaro tik esant žemesnei nei 100 milijonosios laipsnio temperatūrai, viršijančiai absoliučią nulį.

Kaip prognozuojama pagal Bose-Einšteino statistiką, esant labai žemai temperatūrai, dauguma tam tikros imties atomų egzistuoja tame pačiame kvantiniame lygyje. Kai temperatūra artėja prie absoliutaus nulio, vis daugiau atomų nusileidžia iki žemiausio energijos lygio. Kai tai įvyksta, šie atomai praranda savo individualų identitetą. Jie tampa vienas ant kito, susiliejantys į vieną niekuo neišsiskiriantį atominį dėmę, vadinamą Bose-Einšteino kondensatu. Šalčiausia gamtoje esanti temperatūra yra gilumoje, apie 3 laipsnius Kelvino. Tačiau 1995 m. Ericas Cornellas ir Carlas Wiemanas sugebėjo atvėsinti 2000 Rubidium-87 atomų mėginį iki mažiau nei 1 milijardas laipsnio virš absoliutaus nulio, pirmuosius generuodamas Bose-Einšteino kondensatą laikas.

Atomams atvėsus, jie elgiasi labiau kaip bangos ir mažiau kaip dalelės. Pakankamai atvėsęs, jų bangos plečiasi ir pradeda sutapti. Tai panašu į garo kondensavimąsi ant dangtelio, kai jis yra virinamas. Vanduo susikaupia, kad susidarytų vandens lašas arba kondensatas. Tas pats vyksta ir su atomais, tik jų bangos susilieja. Bose-Einstein kondensatai yra panašūs į lazerio šviesą. Tačiau vietoj to, kad fotonai elgtųsi vienodai, būtent atomai egzistuoja tobuloje sąjungoje. Kaip kondensuojantis vandens lašas, mažai energijos turintys atomai susijungia ir sudaro tankų, niekuo neišsiskiriantį gumulą. Nuo 2011 m. Mokslininkai dar tik pradeda tyrinėti nežinomas Bose-Einšteino kondensatų savybes. Kaip ir lazeriu, mokslininkai neabejotinai atras daug jų naudojimo būdų, kurie bus naudingi mokslui ir žmonijai.