Albert Einstein je prvi napovedal, da Bose-Einsteinovi kondenzati predstavljajo nenavadno razporeditev atomov, ki je bila v laboratorijih preverjena šele leta 1995. Ti kondenzati so koherentni plini, ki nastajajo pri temperaturah, ki so hladnejše, kot jih najdemo kjer koli v naravi. Znotraj teh kondenzatov atomi izgubijo svojo individualno identiteto in se združijo ter tvorijo tisto, kar včasih imenujejo tudi "super atom".
Bose-Einsteinova teorija kondenzata
Leta 1924 je Satyendra Nath Bose preučeval idejo, da potovala svetloba v majhnih zavojčkih, zdaj znanih kot fotoni. Določil je določena pravila za njihovo vedenje in jih poslal Albertu Einsteinu. Leta 1925 je Einstein napovedal, da bodo ta ista pravila veljala za atome, ker so tudi bozoni s celoštevilnim vrtljajem. Einstein je razvil svojo teorijo in odkril, da bo pri skoraj vseh temperaturah malo razlike. Vendar je ugotovil, da bi se pri izredno nizkih temperaturah moralo zgoditi nekaj zelo nenavadnega - Bose-Einsteinov kondenzat.
Bose-Einsteinova temperatura kondenzata
Temperatura je preprosto merilo gibanja atoma. Vroči predmeti so sestavljeni iz atomov, ki se hitro premikajo, hladni pa iz atomov, ki se premikajo počasi. Medtem ko se hitrost posameznih atomov spreminja, povprečna hitrost atomov pri dani temperaturi ostane nespremenjena. Pri razpravi o Bose-Einsteinovih kondenzatih je treba uporabiti absolutno ali Kelvinovo temperaturno lestvico. Absolutna ničla je enaka -459 stopinj Fahrenheita, temperatura, pri kateri preneha vsa gibanja. Vendar Bose-Einsteinovi kondenzati nastanejo le pri temperaturah, manjših od 100 milijonine stopinje nad absolutno ničlo.
Nastajanje Bose-Einsteinovih kondenzatov
Kot napovedujejo Bose-Einsteinovi statistični podatki, pri zelo nizkih temperaturah večina atomov v določenem vzorcu obstaja na isti kvantni ravni. Ko se temperature približujejo absolutni ničli, se vedno več atomov spusti na najnižjo raven energije. Ko se to zgodi, ti atomi izgubijo svojo individualno identiteto. Postanejo drug nad drugim in se združijo v en nerazločljiv atomski blob, znan kot Bose-Einsteinov kondenzat. Najhladnejša temperatura v naravi je v globokem vesolju, približno 3 stopinje Kelvina. Vendar pa sta leta 1995 Eric Cornell in Carl Wieman lahko ohladila vzorec 2.000 atomov Rubidija-87 na manj kot 1 milijardinko stopinje nad absolutno ničlo, ki ustvarja Bose-Einsteinov kondenzat za prvo čas.
Lastnosti kondenzata Bose-Einsteina
Ko se atomi ohladijo, se vedejo bolj kot valovi in manj kot delci. Ko se dovolj ohladijo, se njihovi valovi razširijo in začnejo prekrivati. To je podobno kondenzaciji pare na pokrovu, ko je kuhana. Voda se strdi in tvori kapljico vode ali kondenzata. Enako se zgodi z atomi, le da se njihovi valovi združijo skupaj. Bose-Einsteinovi kondenzati so podobni laserski svetlobi. Namesto da bi se fotoni obnašali enotno, so atomi tisti, ki obstajajo v popolni uniji. Kot kapljica vode, ki kondenzira, se nizkoenergijski atomi združijo in tvorijo gosto, nerazločljivo kepo. Od leta 2011 znanstveniki šele začenjajo preučevati neznane lastnosti Bose-Einsteinovih kondenzatov. Tako kot pri laserju bodo tudi znanstveniki zanje nedvomno odkrili veliko uporab, ki bodo koristile znanosti in človeštvu.
