Jaga:
Kondenseeritud Bose-Einsteini päritolu, omadused ja rakendused
The Bose-Einsteini kondensaat see on materjali olek, mis esineb teatud osakestes absoluutse nulli lähedal. Pikka aega arvati, et ainus kolm võimalikku agregatsiooni olekut olid tahked, vedelad ja gaasilised.
Seejärel avastati neljas olek: plasma; ja Bose-Einsteini kondensaati loetakse viiendaks olekuks. Tüüpiline omadus on see, et kondensaadiosakesed käituvad kui suured kvantsüsteemid, mitte nagu tavaliselt (üksikute kvantsüsteemide kogumina või aatomite rühmana).
Teisisõnu võib öelda, et kogu Bose-Einsteini kondensaadi moodustavate aatomite hulk käitub nagu üks aatom.
Indeks
- 1 Päritolu
- 2 Saamine
- 2.1 Bosoonid
- 2.2 Kõik aatomid on sama aatom
- 3 Atribuudid
- 4 Rakendused
- 4.1 Kondenseeritud Bose-Einsteini ja kvantfüüsika
- 5 Viited
Päritolu
Nagu paljud uusimad teaduslikud avastused, tehti kondensaadi olemasolu teoreetiliselt kindlaks enne, kui oli olemas empiirilised tõendid selle olemasolu kohta..
Seega oli Albert Einstein ja Satyendra Nath Bose 1920. aastate ühises väljaandes teoreetiliselt ennustanud seda nähtust, nad tegid seda esimest korda fotonite puhul ja siis hüpoteetiliste gaasiliste aatomite puhul..
Selle tegeliku olemasolu demonstreerimine ei olnud võimalik alles mõne aastakümne eest, kui proov oli võimalik jahutada piisavalt madalale temperatuurile, et tõestada, et oodatud võrrandid olid tõelised.
Saamine
Bose-Einsteini kondensaadi sai 1995. aastal Eric Cornell, Carlo Wieman ja Wolfgang Ketterle, kes tänu sellele jagavad Nobeli füüsikapreemia 2001. aastal.
Bose-Einsteini kondensaadi saavutamiseks kasutasid nad aatomifüüsikas eksperimentaalseid meetodeid, millega neil õnnestus saavutada 0,00000002 kraadi Kelvini temperatuur absoluutnullist kõrgemal (temperatuur oli tunduvalt madalam kui kosmoses täheldatud madalaim temperatuur)..
Eric Cornell ja Carlo Weiman kasutasid neid meetodeid rubiidium-aatomitest koosnevas lahjendatud gaasis; Wolfgang Ketterle rakendas neid omakorda natuke aatomit.
Bosoonid
Bosoni nime kasutatakse India sündinud füüsiku Satyendra Nath Bose auks. Osakeste füüsikas käsitletakse kahte elementaarosakeste põhitüüpi: bosoneid ja ferminioone.
Mis määrab, kas osakesteks on bosoon või fermion, on see, kas selle spin on täisarv või poolarv. Lõppkokkuvõttes on bosoonid osakesed, mis vastutavad interaktsioonijõudude edastamise eest fermioonide vahel.
Ainult bosoonilistel osakestel võib olla selline Bose-Einsteini kondensaadi seisund: kui jahutatavad osakesed on fermioonid, siis on saavutatud Fermi vedelikuks..
Seda seetõttu, et erinevalt fermionidest ei pea bosoonid järgima Pauli tõrjutuse põhimõtet, mis sätestab, et kaks identset osakest ei saa olla samas kvantis olekus samal ajal.
Kõik aatomid on sama aatom
Bose-Einsteini kondensaadis on kõik aatomid täiesti võrdsed. Sel moel on enamik kondenseerunud aatomeid sama kvanttasemel, mis langeb võimalikult madalaima energia taseme poole.
Jagades sama kvantitüüpi ja omades sama (minimaalset) energiat, on aatomid eristamatud ja käituvad ühe "superatomi" all..
Omadused
Asjaolu, et kõigil aatomitel on identsed omadused, eeldab mitmeid kindlaksmääratud teoreetilisi omadusi: aatomid omavad sama mahu, hajutavad sama värvi valgust ja moodustavad muu hulgas ühtlase keskmise..
Need omadused on sarnased ideaalse laseriga, mis kiirgab koherentset valgust (ruumiliselt ja ajaliselt), ühtlast, monokromaatilist, kus kõik lained ja fotoonid on absoluutselt võrdsed ja liiguvad samas suunas, seega ideaaljuhul mitte hajutada.
Rakendused
Selle uue olukorraga pakutavad võimalused on paljud, mõned tõesti hämmastavad. Praeguste või arenevate seas on Bose-Einsteini kondensaatide kõige huvitavamad rakendused järgmised:
- Selle kasutamine koos aatomlaseritega, et luua kõrge täpsusega nano-struktuure.
- Gravitatsioonivälja intensiivsuse tuvastamine.
- Aatomkellade valmistamine on täpsem ja stabiilsem kui praegu.
- Väikesemahulised simulatsioonid teatud kosmoloogiliste nähtuste uurimiseks.
- Ülikiiruse ja ülijuhtivuse rakendused.
- Rakendused, mis tulenevad nähtusest, mida tuntakse nimega aeglane valgus või aeglane valgus; näiteks teleportatsioonil või kvantarvutuse paljulubaval alal.
- Kvantmehaanika teadmiste süvendamine, keerukamate ja mittelineaarsete eksperimentide läbiviimine ning teatud hiljuti sõnastatud teooriate kontrollimine. Kondensaadid pakuvad võimalust laborites taaselustada valgusaastatega seotud nähtused.
Nagu näete, saab Bose-Einsteini kondensaate kasutada mitte ainult uute tehnikate arendamiseks, vaid ka juba olemasolevate tehnikate täiustamiseks..
Pole asjata, et nad pakuvad suurt täpsust ja usaldusväärsust, mis on võimalik tänu nende faasi sidususele aatomiväljas, mis hõlbustab aja ja vahemaade suurt juhtimist.
Seetõttu võivad Bose-Einsteini kondensaadid muutuda nii revolutsiooniliseks kui laser ise, kuna neil on palju ühiseid omadusi. Sellegipoolest seisneb suur probleem selles, et need kondensaadid tekivad.
Seega on raskus nii selle hankimise keerukuses kui ka kulukas hoolduses. Seetõttu keskendub enamik jõupingutustest peamiselt selle rakendamisele põhiuuringutele.
Kondenseeritud Bose-Einsteini ja kvantfüüsika
Bose-Einsteini kondensaatide olemasolu demonstreerimine on pakkunud uut ja olulist vahendit uute füüsiliste nähtuste uurimiseks väga erinevates piirkondades..
Pole kahtlust, et selle sidusus makroskoopilisel tasandil hõlbustab kvantfüüsika seaduste uurimist, mõistmist ja demonstreerimist..
Asjaolu, et absoluutne nullilähedane temperatuur on selle materjali seisundi saavutamiseks vajalik, on tõsine ebamugavustunne selle uskumatu omaduste maksimaalseks ärakasutamiseks..
Viited
- Bose-Einsteini kondensaat (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 6. aprillil 2018, es.wikipedia.org.
- Bose-Einsteini kondensaat. (n.d.) Wikipedias. Välja otsitud 6. aprillil 2018, en.wikipedia.org.
- Eric Cornell ja Carl Wieman (1998). Condoseed Bose-Einstein, "Teadus ja teadus".
- A. Cornell & C. E. Wieman (1998). "Bose-Einstein condenste". Scientific American.
- Bosón (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 6. aprillil 2018, es.wikipedia.org.
- Boson (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 6. aprillil 2018, en.wikipedia.org.