बोस-आइन्स्टाईन कंडेन्सेट

पदार्थ विविध एकूण अवस्थांमध्ये आढळू शकतात, ज्यामध्ये आपल्याला घन, वायू आणि द्रव आढळतात; तथापि, कमी ज्ञात अवस्थांचे इतर प्रकार आहेत, त्यापैकी एक म्हणून ओळखले जाते. बोस-आईन्स्टाईन कंडेन्सेट, अनेक रसायनशास्त्रज्ञ, शास्त्रज्ञ आणि भौतिकशास्त्रज्ञांनी पदार्थाची पाचवी अवस्था मानली आहे.

या लेखात आम्ही तुम्हाला बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट म्हणजे काय, त्याची वैशिष्ट्ये, अनुप्रयोग आणि बरेच काही सांगणार आहोत.

बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट म्हणजे काय

बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट (बीईसी) ही पदार्थाची एकंदर स्थिती आहे, नेहमीच्या अवस्थांप्रमाणे: वायू, द्रव आणि घन, परंतु हे अत्यंत कमी तापमानात, निरपेक्ष शून्याच्या अगदी जवळ होते.

त्यात बोसॉन नावाचे कण असतात जे या तापमानात, सर्वात कमी ऊर्जा क्वांटम स्थितीत राहतात ज्याला ग्राउंड स्टेट म्हणतात. भारतीय भौतिकशास्त्रज्ञ सत्येंद्र बोस यांनी त्यांना पाठवलेल्या फोटॉन सांख्यिकीवरील पेपर वाचून अल्बर्ट आइनस्टाइन यांनी 1924 मध्ये हे भाकीत केले होते.

प्रयोगशाळेत बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट तयार करण्यासाठी आवश्यक तापमान मिळवणे सोपे नाही, कारण 1995 पर्यंत आवश्यक तंत्रज्ञान असणे शक्य नव्हते. त्या वर्षी, अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ एरिक कॉर्नेल आणि कार्ल वाइमन आणि जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ वोल्फगँग केटरले यांनी पहिल्या बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट्सचे निरीक्षण केले. कोलोरॅडोच्या शास्त्रज्ञांनी रुबिडियम-87 वापरला, तर केटेलने सोडियम अणूंच्या अत्यंत पातळ वायूद्वारे ते मिळवले.

कारण या प्रयोगांनी पदार्थाच्या गुणधर्मांच्या अभ्यासाचे नवीन क्षेत्र उघडले, केटलर, कॉर्नेल आणि वाईमन यांना 2001 चे नोबेल पारितोषिक मिळाले. अत्यंत कमी तापमानामुळे विशिष्ट गुणधर्म असलेले वायूचे अणू क्रमबद्ध स्थिती तयार करतात, त्यापैकी सर्व समान कमी ऊर्जा आणि गती प्राप्त करण्यास व्यवस्थापित करा, जे सामान्य बाबतीत घडत नाही.

मुख्य वैशिष्ट्ये

आधी सांगितल्याप्रमाणे, पदार्थामध्ये द्रव, घन आणि वायू या तीन मूलभूत अवस्था असतातच, परंतु त्याउलट, एक चौथी आणि पाचवी अवस्था आहे जी प्लाझमॅटिक आणि आयनीकृत आहे. बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट यापैकी एक आहे आणि त्यात अनेक वैशिष्ट्ये आहेत:

• ही प्राथमिक कण असलेल्या बोसॉनच्या संग्रहापासून बनलेली एकंदर अवस्था आहे.
• सामग्री गृहीत धरू शकणारी एकत्रीकरणाची पाचवी स्थिती मानली जाते.
• हे प्रथम 1995 मध्ये पाहिले गेले होते, म्हणून ते खूपच नवीन आहे.
• त्याची संक्षेपण प्रक्रिया निरपेक्ष शून्याच्या जवळ असते.
• हे सुपर फ्लुइड आहे, याचा अर्थ घर्षण दूर करण्याची त्या पदार्थाची क्षमता आहे.
• हे सुपरकंडक्टिंग आहे आणि शून्य विद्युत प्रतिरोधक आहे.
• याला क्वांटम आइस क्यूब असेही म्हणतात.

बोस-आईन्स्टाईन कंडेन्सेटचे मूळ

जेव्हा वायू कंटेनरमध्ये बंद केला जातो, तेव्हा गॅस बनवणारे कण सामान्यत: एकमेकांपासून इतक्या अंतरावर ठेवले जातात की एकमेकांशी आणि कंटेनरच्या भिंतींवर अधूनमधून आदळण्याव्यतिरिक्त फारच कमी परस्परसंवाद होतो. म्हणून सुप्रसिद्ध आदर्श गॅस मॉडेल प्राप्त झाले आहे.

तथापि, कण कायम थर्मल आंदोलनात असतात आणि तापमान हे गतीसाठी निर्णायक पॅरामीटर आहे: तापमान जितके जास्त असेल तितक्या वेगाने ते हलतात. जरी प्रत्येक कणाचा वेग बदलू शकतो, तरीही प्रणालीचा सरासरी वेग दिलेल्या तापमानात स्थिर असतो.

पुढील महत्त्वाची वस्तुस्थिती अशी आहे की पदार्थामध्ये दोन प्रकारचे कण असतात: फर्मिअन्स आणि बोसॉन, त्यांच्या स्पिन (अंतरीक कोनीय संवेग) द्वारे वेगळे केले जातात, जे निसर्गात पूर्णपणे क्वांटम असतात. उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रॉन हे अर्ध-पूर्णांक स्पिन असलेले फर्मियन असतात, तर बोसॉनमध्ये पूर्णांक स्पिन असतात, ज्यामुळे त्यांचे सांख्यिकीय वर्तन वेगळे होते.

फर्मियन्स वेगळे व्हायला आवडतात आणि म्हणून पाउली बहिष्कार तत्त्वाचे पालन करा, ज्यानुसार अणूमधील दोन फर्मियन्सची क्वांटम स्थिती समान असू शकत नाही. हेच कारण आहे की इलेक्ट्रॉन वेगवेगळ्या अणु कक्षेत असतात आणि म्हणून समान क्वांटम स्थिती व्यापत नाहीत.

दुसरीकडे, बोसॉन प्रतिकर्षण तत्त्वाचे पालन करत नाहीत आणि म्हणून समान क्वांटम स्थिती व्यापण्यास त्यांना हरकत नाही. प्रयोगाचा कठीण भाग म्हणजे सिस्टमला पुरेसे थंड ठेवणे जेणेकरून डी ब्रॉग्ली तरंगलांबी जास्त राहील.

कोलोरॅडोच्या शास्त्रज्ञांनी वापरून हे साध्य केले एक लेसर कूलिंग सिस्टम ज्यामध्ये सहा लेसर बीमसह अणू नमुने डोक्यावर मारणे समाविष्ट आहे, ज्यामुळे त्यांचा अचानक वेग कमी होतो आणि त्यामुळे त्यांच्या थर्मल डिस्टर्बन्सेस मोठ्या प्रमाणात कमी होतात.

हळूवार, थंड अणू चुंबकीय क्षेत्रात अडकले आहेत, ज्यामुळे प्रणाली आणखी थंड होण्यासाठी वेगवान अणू बाहेर पडू शकतात. अशा प्रकारे बंदिस्त केलेल्या अणूंनी थोड्या काळासाठी बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेटचा एक लहान ब्लॉब तयार केला, जो प्रतिमेमध्ये रेकॉर्ड होण्यासाठी बराच काळ टिकला.

अॅप्लिकेशन्स

बोस-आईन्स्टाईन कंडेन्सेटचा सर्वात आशाजनक अनुप्रयोगांपैकी एक आहे वेळेचे मोजमाप आणि गुरुत्वीय लहरी शोधण्यासाठी अचूक उपकरणांची निर्मिती. कंडेन्सेटमधील अणू एकच घटक म्हणून फिरत असल्यामुळे, ते पारंपारिक अणु घड्याळांपेक्षा अधिक अचूक असतात आणि अभूतपूर्व अचूकतेने वेळ मोजण्यासाठी वापरता येतात.

आणखी एक पैलू जिथे पदार्थाची ही पाचवी अवस्था लागू केली जाऊ शकते ते क्वांटम संगणनामध्ये आहे, जे परवानगी देऊ शकते सध्याच्या संगणकांपेक्षा अधिक शक्तिशाली आणि कार्यक्षम संगणकांची निर्मिती. कंडेन्सेटमधील अणू क्वांटम कॉम्प्युटरचे मूलभूत बिल्डिंग ब्लॉक्स, क्यूबिट्स म्हणून वापरले जाऊ शकतात आणि त्यांचे क्वांटम गुणधर्म पारंपारिक संगणकांसह शक्यतेपेक्षा अधिक जलद आणि अधिक अचूक गणना सक्षम करू शकतात. म्हणूनच आजकाल क्वांटम कॉम्प्युटरबद्दल खूप चर्चा आहे.

याशिवाय, बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेटचा वापर मटेरिअल फिजिक्स रिसर्चमध्ये आणि विलक्षण गुणधर्मांसह नवीन सामग्रीच्या निर्मितीमध्ये केला जातो. उदाहरणार्थ, ते वापरले गेले आहे सुपरकंडक्टिंग मटेरियल तयार करा जे इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात क्रांती घडवू शकेल आणि अधिक कार्यक्षम आणि शक्तिशाली उपकरणे तयार करण्यास अनुमती देतात.

मला आशा आहे की या माहितीद्वारे तुम्ही बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट, त्याची वैशिष्ट्ये आणि अनुप्रयोगांबद्दल अधिक जाणून घेऊ शकता.