Sutrumpinta Bose-Einstein kilmė, savybės ir panaudojimas



The Bose-Einšteino kondensatas tai yra medžiagos būklė, kuri tam tikrose dalelėse atsiranda esant beveik absoliučiai nuliui. Ilgą laiką buvo manoma, kad vienintelės trys galimos agregacijos būsenos buvo kietos, skystos ir dujinės.

Tada buvo atrasta ketvirtoji būsena: plazma; ir Bose-Einšteino kondensatas laikomas penkta būsena. Būdinga savybė, kad kondensato dalelės elgtųsi kaip didelė kvantinė sistema, o ne kaip paprastai (kaip atskirų kvantinių sistemų rinkinys arba kaip atomų grupė).

Kitaip tariant, galima teigti, kad visas atomų, sudarančių Bose-Einšteino kondensatą, rinkinys elgiasi taip, tarsi jis būtų vienas atomas.

Indeksas

  • 1 Kilmė
  • 2 Gavimas
    • 2.1 Bosonai
    • 2.2 Visi atomai yra tie patys atomai
  • 3 Ypatybės
  • 4 Programos
    • 4.1 Sutrumpintas Bose-Einšteinas ir kvantinė fizika
  • 5 Nuorodos

Kilmė

Kaip ir daugelis naujausių mokslinių atradimų, kondensato buvimas teoriškai buvo išaiškintas, kol nebuvo empirinių įrodymų apie jo egzistavimą..

Taigi, 1920-aisiais bendrame leidinyje teoriškai šis fenomenas buvo prognozuojamas Albert Einstein ir Satyendra Nath Bose, kurie tai padarė pirmiausia fotonų atveju, o tada - hipotetinių dujinių atomų atveju..

Jo tikrojo egzistavimo demonstravimas buvo neįmanomas tik prieš kelis dešimtmečius, kai buvo įmanoma atvėsti mėginį iki pakankamai žemos temperatūros, kad būtų galima įrodyti, kad tikėtinos lygtys buvo teisingos.

Gauti

1995 m. Bose-Einšteino kondensatą įsigijo Ericas Cornellas, Carlo Wieman ir Wolfgang Ketterle, kurie dėl to galėjo pasidalinti Nobelio fizikos premija 2001 m..

Norint pasiekti Bose-Einšteino kondensatą, jie panaudojo daugybę eksperimentinių metodų atominėje fizikoje, su kuria jie sugebėjo pasiekti 0,00000002 laipsnių Kelvino temperatūrą virš absoliutaus nulio (temperatūra buvo žymiai mažesnė už mažiausią temperatūrą, matomą kosmoso erdvėje)..

Ericas Cornellas ir Carlo Weiman šiuos metodus naudojo praskiestose dujose, sudarytose iš rubidžio atomų; Savo ruožtu, Wolfgang Ketterle juos pritaikė per trumpą laiką natrio atomai.

Bosonai

Pavadinimas bosonas naudojamas garbei Indijos gimęs fizikas Satyendra Nath Bose. Dalelių fizikoje laikomi du pagrindiniai elementariųjų dalelių tipai: bosonai ir ferminionai.

Kas lemia, ar dalelė yra bosonas, ar fermionas yra tai, ar jo sukimas yra sveikasis skaičius, ar pusiau sveikasis skaičius. Galiausiai bosonai yra dalelės, atsakingos už sąveikos jėgų perdavimą tarp fermionų.

Tik bosoninės dalelės gali turėti tokią Bose-Einšteino kondensato būseną: jei aušinamosios dalelės yra fermionai, tai pasiekiama vadinama Fermi skysčiu..

Taip yra todėl, kad skirtingai nuo fermionų, bosonai neturi atitikti Pauli atskyrimo principo, kuriame teigiama, kad dvi identiškos dalelės tuo pačiu metu negali būti toje pačioje kvantinėje būsenoje.

Visi atomai yra tie patys atomai

Bose-Einšteino kondensate visi atomai yra visiškai vienodi. Tokiu būdu dauguma kondensuotų atomų yra tame pačiame kvantiniame lygyje, mažėjantys iki žemiausio galimo energijos lygio.

Bendrindami tą pačią kvantinę būseną ir turėdami tą pačią (minimalią) energiją, atomai yra neatskiriami ir elgiasi kaip vienas „superatom“.

Savybės

Tai, kad visi atomai turi vienodas savybes, lemia nustatytų teorinių savybių seriją: atomai užima tą patį tūrį, išsklaido tos pačios spalvos šviesą ir sudaro homogeninę terpę, be kitų savybių..

Šios savybės yra panašios į idealaus lazerio savybes, kurios skleidžia nuoseklią šviesą (erdviškai ir laikinai), vienodą, monochromatinę, kurioje visos bangos ir fotonai yra absoliučiai lygūs ir judėti ta pačia kryptimi, taigi idealiu atveju išsklaidyti.

Programos

Šios naujos materijos būsenos teikiamos galimybės yra daug, kai kurios iš tikrųjų nuostabios. Tarp dabartinių ar besivystančių, įdomiausių Bose-Einstein kondensatų yra:

- Jo naudojimas kartu su atominiais lazeriais sukuria labai tikslią nano struktūrą.

- Gravitacinio lauko intensyvumo nustatymas.

- Atominių laikrodžių gamyba yra tikslesnė ir stabilesnė nei dabar.

- Mažos apimties modeliavimas tam tikrų kosmologinių reiškinių tyrimui.

- Superfluidumo ir superlaidumo taikymas.

- Programos, gautos iš šio reiškinio, vadinamo lėta šviesa arba lėtas šviesa; pavyzdžiui, teleportacijos metu arba perspektyvioje kvantinės skaičiavimo srityje.

- Pagilinti žinias apie kvantinę mechaniką, atlikti sudėtingesnius ir nelinijinius eksperimentus, taip pat tam tikrų neseniai suformuluotų teorijų tikrinimą. Kondensatai suteikia galimybę atkurti laboratorijose šviesos metus.

Kaip matote, Bose-Einšteino kondensatai gali būti naudojami ne tik kuriant naujus metodus, bet ir tobulinant kai kuriuos jau egzistuojančius metodus..

Ne veltui jie siūlo didelį tikslumą ir patikimumą, kuris yra galimas dėl jų fazės suderinamumo atominiame lauke, kuris palengvina puikų laiko ir atstumų valdymą.

Todėl Bose-Einšteino kondensatai gali tapti tokie pat revoliuciniai, kaip ir pats lazeris, nes jie turi daug bendrų savybių. Tačiau didelė problema tai atsiranda dėl temperatūros, kurioje šie kondensatai gaminami.

Taigi sunku tai, kaip sudėtinga juos gauti, ir jų brangiai kainuojančią priežiūrą. Todėl daugelis pastangų šiuo metu daugiausia orientuotos į jos taikymą pagrindiniams moksliniams tyrimams.

Sutrumpintas Bose-Einšteinas ir kvantinė fizika

Bose-Einšteino kondensatų buvimas parodė naują ir svarbią priemonę naujų fizinių reiškinių tyrimui labai įvairiose srityse..

Nėra jokių abejonių, kad jos nuoseklumas makroskopiniame lygmenyje palengvina kvantinės fizikos įstatymų tyrimą, supratimą ir demonstravimą..

Tačiau tai, kad norint pasiekti šią materialiąją būseną yra būtinos temperatūros, esančios beveik absoliučios nulinės vertės, yra rimtas nepatogumas, leidžiantis kuo geriau išnaudoti savo neįtikėtinas savybes..

Nuorodos

  1. Bose-Einšteino kondensatas (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 6 d. Iš es.wikipedia.org.
  2. Bose-Einšteino kondensatas. (n.d.) Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 6 d., Iš en.wikipedia.org.
  3. Ericas Cornellas ir Carl Wieman (1998). „Condoseed Bose-Einstein“, „Mokslas ir mokslas“.
  4. A. Cornell & C. E. Wieman (1998). „Bose-Einšteino condenste“. Mokslinis amerikietis.
  5. Bosón (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 6 d. Iš es.wikipedia.org.
  6. Bosonas (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 6 d., Iš en.wikipedia.org.