Bose Einšteina kondensāta īpašības

Pirmo reizi Alberta Einšteina prognozētais Bose-Einšteina kondensāts pārstāv dīvainu atomu izvietojumu, kas laboratorijās netika pārbaudīts līdz 1995. gadam. Šie kondensāti ir sakarīgas gāzes, kas rodas temperatūrā, kas ir vēsāka, nekā to var atrast jebkur dabā. Šajos kondensātos atomi zaudē savu individuālo identitāti un saplūst, veidojot to, ko dažkārt dēvē par “super atomu”.

1924. gadā Satjendra Nata Bose pētīja ideju ceļoja gaisma sīkās paciņās, kuras tagad pazīstamas kā fotoni. Viņš definēja noteiktus viņu uzvedības noteikumus un nosūtīja tos Albertam Einšteinam. 1925. gadā Einšteins paredzēja, ka šie paši noteikumi attieksies arī uz atomiem, jo ​​tie bija arī bozoni, kuriem bija vesels skaitlis. Einšteins izstrādāja savu teoriju un atklāja, ka gandrīz visās temperatūrās atšķirību būs maz. Tomēr viņš atklāja, ka ārkārtīgi aukstā temperatūrā vajadzētu notikt kaut kam ļoti dīvainam - Bose-Einšteina kondensātam.

Temperatūra ir vienkārši atomu kustības mērs. Karstie priekšmeti sastāv no atomiem, kas ātri pārvietojas, savukārt aukstie priekšmeti sastāv no atomiem, kas pārvietojas lēni. Kaut arī atsevišķu atomu ātrums mainās, atomu vidējais ātrums noteiktā temperatūrā paliek nemainīgs. Apspriežot Bose-Einšteina kondensātus, ir jāizmanto absolūtā jeb Kelvina temperatūras skala. Absolūtais nulle ir vienāda ar -459 grādiem pēc Fārenheita, temperatūras, pie kuras visa kustība tiek pārtraukta. Tomēr Bose-Einšteina kondensāti veidojas tikai temperatūrā, kas ir mazāka par 100 miljono grādu virs absolūtās nulles.

Kā prognozēja Bose-Einšteina statistika, ļoti zemā temperatūrā lielākā daļa atomu konkrētajā izlasē pastāv vienā kvantu līmenī. Kad temperatūra tuvojas absolūtai nullei, arvien vairāk atomu nolaižas līdz zemākajam enerģijas līmenim. Kad tas notiek, šie atomi zaudē savu individuālo identitāti. Tie kļūst viens virs otra, saplūstot vienā neatšķiramā atomu lāpā, kas pazīstams kā Bose-Einšteina kondensāts. Visaukstākā dabā esošā temperatūra ir dziļā kosmosā, aptuveni 3 grādos pēc Kelvina. Tomēr 1995. gadā Ēriks Kornels un Karls Vīmens spēja atdzesēt 2000 Rubidium-87 atomu paraugu līdz mazāk nekā 1 miljarddaļa grāda virs absolūtās nulles, pirmajiem radot Bose-Einšteina kondensātu laiks.

Atomiem atdziestot, viņi izturas vairāk kā viļņi un mazāk kā daļiņas. Pietiekami atdzisis, to viļņi izplešas un sāk pārklāties. Tas ir līdzīgs tvaika kondensācijai uz vāka, kad tas ir vārīts. Ūdens sakrājas, veidojot ūdens vai kondensāta pilienu. Tas pats notiek ar atomiem, tikai to viļņi saplūst kopā. Bose-Einšteina kondensāti ir līdzīgi lāzera gaismai. Tomēr tā vietā, lai fotoni izturētos vienādi, tie ir atomi, kas pastāv perfektā savienībā. Tāpat kā ūdens kondensāta piliens, zemas enerģijas atomi saplūst kopā, veidojot blīvu, neatšķiramu gabalu. Sākot ar 2011. gadu, zinātnieki tikai sāk pētīt Bose-Einšteina kondensātu nezināmās īpašības. Tāpat kā ar lāzeru, zinātnieki neapšaubāmi atklās daudzus to izmantošanas veidus, kas nāk par labu zinātnei un cilvēcei.