อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทำนายไว้ครั้งแรก คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์เป็นตัวแทนของการจัดเรียงอะตอมที่แปลกประหลาดซึ่งไม่ได้รับการยืนยันในห้องปฏิบัติการจนถึงปี 2538 คอนเดนเสทเหล่านี้เป็นก๊าซที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งสร้างขึ้นที่อุณหภูมิที่เย็นกว่าที่สามารถพบได้ในธรรมชาติ ภายในคอนเดนเสทเหล่านี้ อะตอมสูญเสียเอกลักษณ์เฉพาะของพวกมันและรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสิ่งที่บางครั้งเรียกว่า “ซุปเปอร์อะตอม”
ทฤษฎีคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์
ในปี พ.ศ. 2467 สัตเยนทร นัท โบส กำลังศึกษาแนวคิดที่ว่า แสงเดินทาง ในห่อเล็ก ๆ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าโฟตอน เขากำหนดกฎเกณฑ์บางอย่างสำหรับพฤติกรรมของพวกเขา และส่งพวกเขาไปยังอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในปีพ.ศ. 2468 ไอน์สไตน์ทำนายว่ากฎเดียวกันนี้จะใช้กับอะตอมเนื่องจากเป็นโบซอนซึ่งมีการหมุนเป็นจำนวนเต็ม ไอน์สไตน์ใช้ทฤษฎีของเขาและค้นพบว่าในอุณหภูมิเกือบทั้งหมด จะมีความแตกต่างเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เขาพบว่าที่อุณหภูมิที่เย็นจัด อาจมีบางสิ่งที่แปลกประหลาดเกิดขึ้น นั่นคือคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์
อุณหภูมิคอนเดนเสทของ Bose-Einstein
อุณหภูมิเป็นเพียงการวัดการเคลื่อนที่ของอะตอม รายการร้อนประกอบด้วยอะตอมที่เคลื่อนที่เร็ว ในขณะที่รายการเย็นประกอบด้วยอะตอมที่เคลื่อนที่ช้า แม้ว่าความเร็วของอะตอมแต่ละตัวจะแตกต่างกันไป แต่ความเร็วเฉลี่ยของอะตอมจะยังคงที่ที่อุณหภูมิที่กำหนด เมื่อพูดถึงคอนเดนเสทของ Bose-Einstein จำเป็นต้องใช้สเกลอุณหภูมิ Absolute หรือ Kelvin ศูนย์สัมบูรณ์มีค่าเท่ากับ -459 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่หยุดการเคลื่อนไหวทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การควบแน่นของโบส-ไอน์สไตน์จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์สัมบูรณ์น้อยกว่า 100 ล้านองศาเท่านั้น
การขึ้นรูปคอนเดนเสทของ Bose-Einstein
ตามที่คาดการณ์โดยสถิติของโบส-ไอน์สไตน์ ที่อุณหภูมิต่ำมาก อะตอมส่วนใหญ่ในตัวอย่างที่กำหนดจะมีอยู่ในระดับควอนตัมเดียวกัน เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ อะตอมจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ลงสู่ระดับพลังงานต่ำสุดของพวกมัน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น อะตอมเหล่านี้จะสูญเสียเอกลักษณ์เฉพาะตัว พวกมันถูกซ้อนทับทับกัน รวมตัวกันเป็นหยดอะตอมที่แยกไม่ออกซึ่งเรียกว่าคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ อุณหภูมิที่เย็นที่สุดที่มีอยู่ในธรรมชาติพบได้ในห้วงอวกาศลึก ประมาณ 3 องศาเคลวิน อย่างไรก็ตาม ในปี 1995 Eric Cornell และ Carl Wieman สามารถทำให้ตัวอย่างอะตอม 2,000 Rubidium-87 เย็นลงได้ น้อยกว่า 1 พันล้านองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ทำให้เกิดคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์เป็นครั้งแรก เวลา.
คุณสมบัติของคอนเดนเสทของ Bose-Einstein
เมื่ออะตอมเย็นตัวลง พวกมันจะมีพฤติกรรมเหมือนคลื่นและมีลักษณะเหมือนอนุภาคน้อยลง เมื่อเย็นตัวเพียงพอ คลื่นของมันจะขยายและเริ่มซ้อนทับกัน ซึ่งคล้ายกับการควบแน่นของไอน้ำบนฝาเมื่อต้ม น้ำจับตัวเป็นหยดน้ำหรือคอนเดนเสท สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับอะตอม มีเพียงคลื่นเท่านั้นที่รวมเข้าด้วยกัน คอนเดนเสทของ Bose-Einstein คล้ายกับแสงเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม แทนที่จะเป็นโฟตอนที่มีพฤติกรรมเหมือนกัน อะตอมกลับเป็นอะตอมที่อยู่ในการรวมตัวที่สมบูรณ์แบบ เช่นเดียวกับหยดน้ำที่ควบแน่น อะตอมที่มีพลังงานต่ำจะรวมตัวกันเป็นก้อนหนาแน่นและแยกไม่ออก ในปี 2011 นักวิทยาศาสตร์เพิ่งเริ่มศึกษาคุณสมบัติที่ไม่รู้จักของคอนเดนเสทของ Bose-Einstein เช่นเดียวกับเลเซอร์ นักวิทยาศาสตร์จะค้นพบประโยชน์มากมายสำหรับพวกมันซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อวิทยาศาสตร์และมนุษยชาติอย่างไม่ต้องสงสัย