Egenskaper av Bose-Einstein-kondensasjon

Først spådd av Albert Einstein, Bose-Einstein kondensater representerer en merkelig ordning av atomer som ikke ble bekreftet i laboratoriene før 1995. Disse kondensater er sammenhengende gasser, skapt ved temperaturer som er kaldere enn det som kan finnes overalt i naturen. Innenfor disse kondensater, atomer mister sine individuelle identiteter, og slå sammen for å danne det som noen ganger referert til som et "atom".

Bose-Einstein kondensat Theory

I 1924 ble Satyendra Nath Bose studere ideen om at lyset reiste i små pakker, nå kjent som fotoner. Han definerte visse regler for sin oppførsel og sendte dem til Albert Einstein. I 1925 spådde Einstein at disse samme reglene vil gjelde for atomer fordi de var også bosoner, å ha et heltall spinn. Einstein utarbeidet sin teori og oppdaget at på nesten alle temperaturer, ville det være liten forskjell. Imidlertid fant han at ved ekstremt kalde temperaturer bør skje noe veldig rart - Bose-Einstein kondensat.

Bose-Einstein kondensat Temperatur

Temperaturen er bare et mål på atom bevegelse. Varmt elementer består av atomer som beveger seg raskt, mens kalde elementer består av atomer som beveger seg sakte. Mens hastigheten på individuelle atomer varierer, den gjennomsnittlige hastigheten av atomene forblir konstant ved en gitt temperatur. Når man diskuterer Bose-Einstein kondensater, er det nødvendig å bruke det absolutte, eller Kelvin, temperaturskala. Absolutte null er lik -459 grader Fahrenheit, den temperatur ved hvilken all bevegelse opphører. Men Bose-Einstein kondensater eneste form ved temperaturer mindre enn 100 milliondel av en grad over det absolutte nullpunkt.

Forming Bose-Einstein kondensater

Som forutsagt av Bose-Einsteins statistikk, ved meget lave temperaturer, de fleste atomer i en gitt prøve er i samme kvante-nivå. Som temperaturer nærmer Absolutt null, flere og flere atomer ned til sitt laveste energinivå. Når dette skjer, er disse atomer mister sin individuelle identitet. De blir lagt over hverandre, fortetting i en utvisket atom blob, kjent som en Bose-Einstein kondensat. Den kaldeste temperaturen som finnes i naturen er funnet i verdensrommet, på rundt 3 grader Kelvin. Men i 1995, Eric Cornell og Carl Wieman var i stand til å kjøle et utvalg på 2000 Rubidium-87 atomer til mindre enn en milliarddel av en grad over det absolutte nullpunkt, genererer en Bose-Einstein kondensat for første gang.

Bose-Einstein-kondensasjon Properties

Som atomer kule, de oppfører seg mer som bølger og mindre som partikler. Når avkjølt nok, deres bølger utvide og begynner å overlappe hverandre. Dette ligner på dampkondenserende på et lokk når det er kokt. De vann klumper sammen for å danne en dråpe vann eller kondensat. Det samme skjer med atomer, bare det er deres bølger som flyter sammen. Bose-Einstein kondensater er lik laserlys. Men i stedet for fotoner oppfører seg på en ensartet måte, er det atomene som finnes i perfekt forening. Som en dråpe vann kondenserende, lav-energi-atomer smelter sammen for å danne en tett, utvisket klump. Fra 2011 er forskerne akkurat begynt å studere ukjente egenskaper av Bose-Einstein kondensater. Akkurat som med laser, vil forskerne utvilsomt oppdage mange bruksområder for dem som vil dra nytte vitenskap og menneskeheten.