Бозе-Ајнштајнов кондензат

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Схематични приказ Бозе-Ајнштајнове кондензације

Бозе-Ајнштајнов кондензат (енгл. BAC) се сматра петим агрегатним стањем супстанције, поред течности, гасова, чврстог стања и плазме. Бозе-Ајнштајнов кондензат се добија хлађењем врло разређеног гаса бозонских честица до температуре која је веома блиска апсолутној нули (-273,15 °C односно 0К).

Бозе-Ајнштајнов кондензат су теоријски предвидели Сатјендра Бозе и Алберт Ајнштан око 1924/25. године, а први такав систем је експериментално пронађен у разређеним гасовима алкалних атома 1995. године, за шта су физичари Ерик Корнел, Волфганг Кетерле и Карл Виман добили Нобелову награду за физику 2001. године.[1]

Опис[уреди]

Бозе-Ајнштајнов кондензат настаје хлађењем гаса изузетно ниске густине (око сто хиљадитог дела густине нормалног ваздуха) до веома ниских температура блиских температури апсолутне нуле. Смањењем температуре атома, смањује се њихова кинетичка енергија. На температури апсолутне нуле, њима не преостаје баш никаква енергија за кретање и они могу да заузимају само најниже енергетско квантно стање. За разлику од фермиона који морају да задовољавају Паулијев принцип искључења, тај принцип се не односи на бозонске честице (као што су атоми, фотони, итд.), те ће се на температури апсолутне нуле сви бозони наћи у потпуно истом квантном стању, где ће се третирати као апсолутно неразлучиве идентичне честице у складу са Бозе-Ајнштајновом статистиком коју бозони као честице задовољавају. Пошто ће се велики број бозона наћи у потпуно истом квантном стању, систем ће испољити макроскопске ефекте.

Услед јединствене особине кондензата, Лен Хау показала је да светлост може бити заустављена или значајно успорена од 17 метара у секунди, што доводи до изузетно вискоког индекса преламања.[2]

Историја[уреди]

Подаци о расподели брзине (3 приказа) гаса атома рубидијума, чиме се потврђује откриће нове фазе материје, Бозе–Ајнштајновог кондензата. Лево: непосредно пре појаве Бозе–Ајнштајновог кондензата. Центар: непосредно након појаве кондензата. Десно: након даљег испаравања, остављајући узорак скоро чистог кондензата.

Бозе је први формулисао идеју о светлосном кванту, који се сада зове фотон, тако што је извео Планков закон квантне радијације без коришћења класичне физике, а након тога ту идеју преузима и Ајнштајн. Ајнштајн је био импресиониран, превео је Бозеов рад са енглеског на немачки језик и објавио га у часопису Zeitschrift für Physik 1924. године.[3] (Веровало се да је Ајнштајнов рукопис био изгубљен, али је пронађен у библиотеци Лајденског универзитета 2005. године.)[4] Ајнштајн је затим проширио Бозеове идеје на материју у два друга чланка.[5][6] Резултат њихових напора је концепт Бозеовог гаса, у коме важи Бозе-Ајнштајнова статистика, којом се описује статистичка дистрибуција идентичних честица са целобројним спином, сада званим бозони. Бозонима, који обухватају фотон, као и атоме као што је хелијум-4 (4
He
), дозвољено је да деле квантно стање. Ајнштајн је предложио да би хлађење босонских атома на веома ниску температуру проузроковало да падну (или да се „кондензују”) у најниже доступно квантно стање, што доводи до новог облика материје.

Године 1938. Фриц Лондон предложио је Бозе-Ајнштајнов кондензат као механизам суперфлуидности за 4He и за суперпроводност.[7][8]

Дана 5. јуна 1995. године, први гасовити кондензат су произвели Ерик Корнел и Карл Виман на Универзитету Колорада у Болдеру у лабораторији NISTJILA, у гасу атома рубидијума охлађеног на 170 нанокелвина (nK).[9] Убрзо након тога, Волфганг Кетерле са МИТ је демонстрирао важна својства кондензата. За њихова достигнућа Корнел, Виман и Кетерле су добили Нобелову награду за физику 2001. године.[10]

Многи изотопи су ускоро кондензовани, затим молекули, квази-честице и фотони 2010. годинe.[11]

Види још[уреди]

Референце[уреди]

  1. ^ „Бозе-Ајнштајнов кондензат”. 2018. 
  2. ^ „Lene Hau”. www.physicscentral.com. Приступљено 2017-01-01. 
  3. ^ S. N. Bose (1924). „Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese”. Zeitschrift für Physik. 26 (1): 178—181. Bibcode:1924ZPhy...26..178B. doi:10.1007/BF01327326. 
  4. ^ „Leiden University Einstein archive”. Lorentz.leidenuniv.nl. 1920. Приступљено 23. 3. 2011. 
  5. ^ A. Einstein (1925). „Quantentheorie des einatomigen idealen Gases”. Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften. 1: 3. 
  6. ^ Clark, Ronald W. (1971). Einstein: The Life and Times. Avon Books. стр. 408—409. ISBN 978-0-380-01159-9. 
  7. ^ London, Fritz (1938). „The λ-Phenomenon of liquid Helium and the Bose–Einstein degeneracy”. Nature. 141 (3571): 643—644. Bibcode:1938Natur.141..643L. doi:10.1038/141643a0. 
  8. ^ London, F. Superfluids Vol.I and II, (reprinted New York: Dover 1964)
  9. ^ Bose-Einstein Condensate: A New Form of Matter, NIST, 9 October 2001
  10. ^ Levi, Barbara Goss (2001). „Cornell, Ketterle, and Wieman Share Nobel Prize for Bose–Einstein Condensates”. Search & Discovery. Physics Today online. Архивирано из оригинала на датум 24. 10. 2007. Приступљено 26. 1. 2008. 
  11. ^ J. Klaers; J. Schmitt; F. Vewinger & M. Weitz. „Bose–Einstein condensation of photons in an optical microcavity/year 2010”. Nature. 468 (7323): 545—548. Bibcode:2010Natur.468..545K. PMID 21107426. arXiv:1007.4088Слободан приступ. doi:10.1038/nature09567. 

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]