សារធាតុអាចត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងរដ្ឋសរុបផ្សេងៗគ្នា ក្នុងចំណោមនោះយើងរកឃើញសារធាតុរឹង ឧស្ម័ន និងអង្គធាតុរាវ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ មានប្រភេទផ្សេងទៀតនៃរដ្ឋដែលមិនសូវស្គាល់ ដែលមួយក្នុងចំណោមនោះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា Bose-Einstein condensateដែលត្រូវបានចាត់ទុកដោយអ្នកគីមីវិទ្យា អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ និងអ្នករូបវិទ្យាជាច្រើនថាជាស្ថានភាពទីប្រាំនៃរូបធាតុ។
នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងប្រាប់អ្នកពីអ្វីដែល Bose-Einstein condensate គឺ លក្ខណៈរបស់វា កម្មវិធី និងច្រើនទៀត។
លិបិក្រម
តើអ្វីជា condensate Bose-Einstein
Bose-Einstein Condensate (BEC) គឺជាស្ថានភាពសរុបនៃរូបធាតុ ដូចជាស្ថានភាពធម្មតា៖ ឧស្ម័ន រាវ និងរឹង ប៉ុន្តែ វាកើតឡើងនៅសីតុណ្ហភាពទាបខ្លាំង ជិតសូន្យដាច់ខាត។
វាមានភាគល្អិតដែលហៅថា បូសុន ដែលនៅសីតុណ្ហភាពទាំងនេះ រស់នៅក្នុងរដ្ឋ quantum ថាមពលទាបបំផុតដែលគេស្គាល់ថាជារដ្ឋដី។ Albert Einstein បានទស្សន៍ទាយរឿងនេះនៅក្នុងឆ្នាំ 1924 បន្ទាប់ពីបានអានក្រដាសមួយស្តីពីស្ថិតិ photon ដែលផ្ញើមកគាត់ដោយរូបវិទូឥណ្ឌា Satyendra Bose ។
វាមិនងាយស្រួលទេក្នុងការទទួលបានសីតុណ្ហភាពដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើត condensates Bose-Einstein នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍។ ហេតុអ្វីបានជារហូតដល់ឆ្នាំ 1995 វាមិនអាចមានបច្ចេកវិទ្យាចាំបាច់. នៅឆ្នាំនោះ អ្នករូបវិទ្យាជនជាតិអាមេរិក Eric Cornell និង Carl Wieman និងរូបវិទូអាល្លឺម៉ង់ Wolfgang Ketterle បានគ្រប់គ្រងដើម្បីសង្កេតមើល condensates Bose-Einstein ដំបូង។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររដ្ឋ Colorado បានប្រើប្រាស់សារធាតុ rubidium-87 ខណៈដែល Keitel ទទួលបានវាតាមរយៈឧស្ម័នអាតូមសូដ្យូមដែលពនឺខ្លាំង។
ដោយសារតែការពិសោធន៍ទាំងនេះបានបើកទ្វារដល់ការសិក្សាថ្មីមួយអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃរូបធាតុ Kettler, Cornell, និង Wieman បានទទួលរង្វាន់ណូបែលឆ្នាំ 2001។ វាច្បាស់ណាស់ដោយសារតែសីតុណ្ហភាពទាបខ្លាំងដែលអាតូមឧស្ម័នដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិជាក់លាក់បង្កើតបានជាស្ថានភាពលំដាប់។ ទាំងអស់នោះ។ គ្រប់គ្រងដើម្បីទទួលបានថាមពល និងសន្ទុះថយចុះដូចគ្នា។ដែលមិនកើតឡើងក្នុងរឿងធម្មតា។
លក្ខណៈចំបង
ដូចដែលបានរៀបរាប់ពីមុន រូបធាតុមិនត្រឹមតែមានសភាពជាមូលដ្ឋានចំនួនបីនៃវត្ថុរាវ រឹង និងឧស្ម័នប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែផ្ទុយទៅវិញ មានរដ្ឋទីបួន និងទីប្រាំ ដែលប្លាស្មា និងអ៊ីយ៉ូដ។ Bose-Einstein condensate គឺជារដ្ឋមួយក្នុងចំណោមរដ្ឋទាំងនេះ ហើយមានលក្ខណៈមួយចំនួន៖
- វាគឺជារដ្ឋសរុបដែលបង្កើតឡើងដោយបណ្តុំនៃបូសុន ដែលជាភាគល្អិតបឋម។
- វាត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជារដ្ឋទីប្រាំនៃការប្រមូលផ្តុំដែលសម្ភារៈអាចសន្មត់បាន។
- វាត្រូវបានគេសង្កេតឃើញជាលើកដំបូងនៅក្នុងឆ្នាំ 1995 ដូច្នេះវាពិតជាថ្មីណាស់។
- វាមានដំណើរការ condensation ជិតសូន្យដាច់ខាត។
- វាគឺជាសារធាតុរាវដ៏អស្ចារ្យ ដែលមានន័យថាវាមានសមត្ថភាពសារធាតុក្នុងការលុបបំបាត់ការកកិត។
- វាគឺជា superconducting និងមានភាពធន់នឹងអគ្គិសនីសូន្យ។
- វាត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាដុំទឹកកក Quantum ។
ប្រភពដើមនៃ condensate Bose-Einstein
នៅពេលដែលឧស្ម័នត្រូវបានរុំព័ទ្ធក្នុងធុងមួយ ភាគល្អិតដែលបង្កើតជាឧស្ម័នជាធម្មតាត្រូវបានរក្សាទុកនៅចម្ងាយគ្រប់គ្រាន់ពីគ្នាទៅវិញទៅមក ដែលវាមានអន្តរកម្មតិចតួចបំផុត ក្រៅពីការប៉ះទង្គិចម្តងម្កាលជាមួយគ្នាទៅវិញទៅមក និងជញ្ជាំងធុង។ ដូច្នេះ គំរូឧស្ម័នដ៏ល្បីគឺបានមក។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភាគល្អិតស្ថិតនៅក្នុងការរំជើបរំជួលនៃកម្ដៅជាអចិន្ត្រៃយ៍ ហើយសីតុណ្ហភាពគឺជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រកំណត់សម្រាប់ល្បឿន៖ សីតុណ្ហភាពកាន់តែខ្ពស់ ពួកវាផ្លាស់ទីកាន់តែលឿន. ទោះបីជាល្បឿននៃភាគល្អិតនីមួយៗអាចប្រែប្រួលក៏ដោយ ក៏ល្បឿនជាមធ្យមនៃប្រព័ន្ធនៅតែថេរនៅសីតុណ្ហភាពដែលបានកំណត់។
ការពិតសំខាន់បន្ទាប់គឺថារូបធាតុមានពីរប្រភេទនៃភាគល្អិតគឺ fermion និង bosons ដែលសម្គាល់ដោយការបង្វិលរបស់ពួកគេ (សន្ទុះជ្រុងខាងក្នុង) ដែលជា quantum នៅក្នុងធម្មជាតិទាំងស្រុង។ ឧទាហរណ៍ អេឡិចត្រុងគឺជា fermions ដែលមានការបង្វិលពាក់កណ្តាលចំនួនគត់ ខណៈពេលដែល bosons មានចំនួនគត់វិល ដែលធ្វើឱ្យអាកប្បកិរិយាស្ថិតិរបស់ពួកគេខុសគ្នា។
Fermions ចូលចិត្តខុសគ្នាហើយដូច្នេះ គោរពតាមគោលការណ៍មិនរាប់បញ្ចូល Pauliយោងទៅតាមការដែល fermion ពីរនៅក្នុងអាតូមមួយមិនអាចមានស្ថានភាព quantum ដូចគ្នា។ នេះគឺជាហេតុផលដែលអេឡិចត្រុងស្ថិតនៅក្នុងគន្លងអាតូមិកខុសៗគ្នា ហើយដូច្នេះមិនកាន់កាប់ស្ថានភាព Quantum ដូចគ្នា។
ម៉្យាងវិញទៀត Bosons មិនគោរពតាមគោលការណ៍ច្រានចោលទេ ដូច្នេះហើយគ្មានការជំទាស់ចំពោះការកាន់កាប់រដ្ឋ Quantum ដូចគ្នានោះទេ។ ផ្នែកដ៏លំបាកនៃការពិសោធន៍គឺការរក្សាប្រព័ន្ធឱ្យត្រជាក់គ្រប់គ្រាន់ដើម្បីឱ្យរលក de Broglie ស្ថិតនៅខ្ពស់។
អ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររដ្ឋខូឡូរ៉ាដូបានសម្រេចរឿងនេះដោយប្រើ ប្រព័ន្ធត្រជាក់ឡាស៊ែរដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការវាយសំណាកអាតូមិកដោយកាំរស្មីឡាស៊ែរចំនួនប្រាំមួយ បណ្តាលឱ្យពួកវាថយចុះភ្លាមៗ ហើយកាត់បន្ថយការរំខានកម្ដៅរបស់ពួកគេយ៉ាងខ្លាំង។
អាតូមដែលត្រជាក់យឺតជាងត្រូវបានជាប់ក្នុងដែនម៉ាញេទិក ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអាតូមលឿនរត់គេចដើម្បីធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធត្រជាក់បន្ថែមទៀត។ អាតូមដែលត្រូវបានបង្ខាំងតាមរបៀបនេះបានគ្រប់គ្រងដើម្បីបង្កើតជាដុំតូចមួយនៃ Bose-Einstein condensate ក្នុងរយៈពេលខ្លីដែលមានរយៈពេលយូរគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីកត់ត្រានៅក្នុងរូបភាពមួយ។
Aplicaciones
កម្មវិធីដ៏ជោគជ័យមួយរបស់ Bose-Einstein condensate គឺស្ថិតនៅក្នុង ការបង្កើតឧបករណ៍ច្បាស់លាស់សម្រាប់ការវាស់វែងពេលវេលា និងការរកឃើញរលកទំនាញ។ ដោយសារតែអាតូមនៅក្នុង condensate ផ្លាស់ទីជាអង្គភាពតែមួយ ពួកវាមានភាពត្រឹមត្រូវជាងនាឡិកាអាតូមធម្មតា ហើយអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីវាស់ពេលវេលាជាមួយនឹងភាពជាក់លាក់ដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក។
ទិដ្ឋភាពមួយទៀតដែលស្ថានភាពទីប្រាំនេះអាចអនុវត្តបានគឺនៅក្នុងការគណនាកង់ទិច ដែលអាចអនុញ្ញាតបាន។ ការបង្កើតកុំព្យូទ័រដែលមានថាមពល និងប្រសិទ្ធភាពជាងកុំព្យូទ័របច្ចុប្បន្ន. អាតូមនៅក្នុង condensate អាចត្រូវបានប្រើជា qubits ដែលជាបណ្តុំមូលដ្ឋាននៃកុំព្យូទ័រ quantum ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិ quantum របស់វាអាចធ្វើអោយការគណនាបានលឿន និងត្រឹមត្រូវជាងការដែលអាចធ្វើបានជាមួយកុំព្យូទ័រធម្មតា។ នេះហើយជាមូលហេតុដែលមានការនិយាយច្រើនអំពីកុំព្យូទ័រ quantum សព្វថ្ងៃ។
លើសពីនេះ សារធាតុ Bose-Einstein condensate ក៏ត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងការស្រាវជ្រាវរូបវិទ្យានៃវត្ថុធាតុដើម និងក្នុងការបង្កើតសម្ភារៈថ្មីដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិមិនធម្មតាផងដែរ។ ឧទាហរណ៍វាត្រូវបានគេប្រើដើម្បី បង្កើតវត្ថុធាតុ superconducting ដែលអាចបដិវត្តន៍ឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច និងអនុញ្ញាតឱ្យបង្កើតឧបករណ៍ដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងថាមពលច្រើនជាងមុន។
ខ្ញុំសង្ឃឹមថាជាមួយនឹងព័ត៌មាននេះ អ្នកអាចស្វែងយល់បន្ថែមអំពី Bose-Einstein condensate លក្ខណៈ និងកម្មវិធីរបស់វា។
ធ្វើជាយោបល់ដំបូង