Ang Bose-Einstein condensate

Makit-an ang butang sa lain-laing mga aggregate nga estado, diin atong makita ang mga solido, gas, ug likido; bisan pa, adunay ubang mga lahi sa dili kaayo nailhan nga mga estado, usa niini nailhan nga Ang Bose-Einstein condensate, nga giisip sa daghang mga chemist, siyentista ug pisiko isip ikalima nga kahimtang sa butang.

Niini nga artikulo isulti namo kanimo kung unsa ang Bose-Einstein condensate, ang mga kinaiya niini, mga aplikasyon ug daghan pa.

Unsa ang Bose-Einstein condensate

Ang Bose-Einstein Condensate (BEC) kay usa ka aggregate state of matter, sama sa naandang states: gaseous, liquid ug solid, pero Kini mahitabo sa hilabihan ka ubos nga temperatura, duol kaayo sa hingpit nga zero.

Naglangkob kini sa mga partikulo nga gitawag og boson nga, sa kini nga mga temperatura, nagpuyo sa labing ubos nga kahimtang sa quantum sa enerhiya nga nailhan nga ground state. Gitagna kini ni Albert Einstein niadtong 1924 human mabasa ang usa ka papel sa estadistika sa photon nga gipadala kaniya sa Indian physicist nga si Satyendra Bose.

Dili sayon ​​ang pagkuha sa mga temperatura nga gikinahanglan aron maporma ang Bose-Einstein condensates sa laboratoryo, rason ngano nga hangtud sa 1995 dili posible nga makabaton sa gikinahanglan nga teknolohiya. Nianang tuiga, ang American physicist nga sila Eric Cornell ug Carl Wieman ug ang German physicist nga si Wolfgang Ketterle nakahimo sa pag-obserbar sa unang Bose-Einstein condensates. Gigamit sa mga siyentipiko sa Colorado ang rubidium-87, samtang nakuha kini ni Keitel pinaagi sa usa ka labi ka lasaw nga gas sa mga atomo sa sodium.

Tungod kay kini nga mga eksperimento nagbukas sa pultahan sa usa ka bag-ong natad sa pagtuon sa mga kabtangan sa butang, si Kettler, Cornell, ug Wieman nakadawat sa 2001 Nobel Prize. Kini tungod sa hilabihan ka ubos nga temperatura nga ang mga atomo sa gas nga adunay piho nga mga kabtangan nahimong usa ka ordered state, nga tanan pagdumala sa pag-angkon sa sama nga pagkunhod sa enerhiya ug momentum, nga dili mahitabo sa ordinaryo nga butang.

Pangunang mga kinaiya

Sama sa nahisgotan na, ang butang dili lamang adunay tulo ka sukaranan nga estado sa likido, solid, ug gas, apan sa kasukwahi, adunay ikaupat ug ikalima nga estado nga plasmatic ug ionized. Ang Bose-Einstein condensate usa niini nga mga estado ug adunay daghang mga kinaiya:

• Kini usa ka aggregate nga estado nga gilangkoban sa usa ka koleksyon sa mga boson nga elementarya nga mga partikulo.
• Giisip kini nga ikalima nga kahimtang sa panagsama nga mahimong maangkon sa mga materyales.
• Kini unang naobserbahan niadtong 1995, mao nga kini bag-o.
• Kini adunay proseso sa pagkondensasyon duol sa hingpit nga zero.
• Kini super fluid, nga nagpasabot nga kini adunay abilidad sa substansiya sa pagwagtang sa friction.
• Kini superconducting ug adunay zero electrical resistance.
• Nailhan usab kini nga quantum ice cube.

Ang gigikanan sa Bose-Einstein condensate

Sa diha nga ang usa ka gas gisulod sa usa ka sudlanan, ang mga partikulo nga naglangkob sa gas kasagaran gitipigan sa igo nga gilay-on gikan sa usag usa nga adunay gamay kaayo nga interaksyon, gawas sa panagsang pagbangga sa usag usa ug sa mga dingding sa sudlanan. Busa ang iladong sulundon nga modelo sa gas nakuha.

Bisan pa, ang mga partikulo naa sa permanente nga thermal agitation, ug ang temperatura mao ang mahukmanon nga parameter alang sa katulin: kon mas taas ang temperatura, mas paspas ang ilang paglihok. Bisan kung ang katulin sa matag partikulo mahimong magkalainlain, ang kasagaran nga katulin sa sistema nagpabilin nga makanunayon sa gihatag nga temperatura.

Ang sunod nga importante nga kamatuoran mao nga ang butang naglangkob sa duha ka matang sa mga partikulo: fermion ug boson, nga gipalahi sa ilang spin (intrinsic angular momentum), nga hingpit nga quantum sa kinaiyahan. Pananglitan, ang mga electron mao ang mga fermion nga adunay tunga nga integer spins, samtang ang mga boson adunay integer spins, nga naghimo sa ilang istatistikal nga kinaiya nga lahi.

Ang mga fermion gusto nga lahi ug busa pagtuman sa Pauli exclusion nga prinsipyo, nga sumala niini ang duha ka fermion sa usa ka atomo dili makabaton sa samang quantum state. Mao kini ang rason ngano nga ang mga electron anaa sa lain-laing mga atomic orbitals ug busa dili okupar sa sama nga quantum estado.

Ang mga boson, sa laing bahin, wala motuman sa prinsipyo sa pagsalikway ug busa walay pagsupak sa pag-okupar sa samang quantum state. Ang lisod nga bahin sa eksperimento mao ang pagpabiling bugnaw sa sistema aron magpabiling taas ang wavelength sa de Broglie.

Ang mga siyentipiko sa Colorado nakahimo niini pinaagi sa paggamit usa ka sistema sa pagpabugnaw sa laser nga naglakip sa pag-igo sa mga sampol sa atomic sa ulo gamit ang unom ka laser beam, hinungdan nga sila kalit nga mohinay ug sa ingon makunhuran ang ilang mga thermal disturbance.

Ang mas hinay, mas bugnaw nga mga atomo natanggong sa magnetic field, nga nagtugot sa mas paspas nga mga atomo sa pag-ikyas aron mas makapabugnaw sa sistema. Ang mga atomo nga gikulong niining paagiha nakahimo sa pagporma og gamay nga blob sa Bose-Einstein condensate sulod sa mubo nga panahon, nga milungtad og igong panahon aron marekord sa usa ka imahe.

Aplicaciones

Usa sa labing gisaad nga aplikasyon sa Bose-Einstein condensate anaa sa ang paghimo sa mga himan nga tukma alang sa pagsukod sa oras ug pag-ila sa mga gravitational wave. Tungod kay ang mga atomo sa usa ka condensate naglihok isip usa ka entidad, sila mas tukma kaysa naandan nga atomic nga mga orasan ug magamit sa pagsukod sa oras nga adunay wala pa sukad nga katukma.

Ang laing aspeto diin kining ikalimang kahimtang sa butang mahimong magamit mao ang quantum computing, nga mahimong motugot ang paghimo sa mga kompyuter nga labi ka kusgan ug episyente kaysa sa karon. Ang mga atomo sa usa ka condensate mahimong gamiton isip mga qubit, ang sukaranan nga mga bloke sa pagtukod sa usa ka quantum nga kompyuter, ug ang ilang mga quantum nga mga kabtangan makahimo sa mas paspas ug mas tukma nga mga kalkulasyon kaysa mahimo sa naandan nga mga kompyuter. Mao kini ang hinungdan nga adunay daghang mga paghisgot bahin sa mga kompyuter sa quantum karong mga adlawa.

Dugang pa, ang Bose-Einstein condensate gigamit usab sa panukiduki sa pisika sa mga materyales ug sa paghimo sa bag-ong mga materyales nga adunay talagsaon nga mga kabtangan. Pananglitan, kini gigamit sa paghimo og superconducting nga mga materyales nga makabag-o sa industriya sa elektroniko ug tugoti ang paghimo sa labi ka episyente ug kusgan nga mga aparato.

Nanghinaut ko nga uban niini nga impormasyon makakat-on ka og dugang mahitungod sa Bose-Einstein condensate, ang mga kinaiya ug mga aplikasyon niini.