Бозе-Ајнштајнов кондензат

карактеристике Бозе Ајнштајн кондензата

Материја се може наћи у различитим агрегатним стањима, међу којима налазимо чврсте материје, гасове и течности; међутим, постоје и други типови мање познатих стања, од којих је једно познато као Босе–Ајнштајнов кондензат, који многи хемичари, научници и физичари сматрају петим агрегатним стањем материје.

У овом чланку ћемо вам рећи шта је Босе-Еинстеин кондензат, његове карактеристике, примену и још много тога.

Шта је Босе-Ајнштајн кондензат

бозе-ајнштајнов кондензат

Бозе-Ајнштајнов кондензат (БЕЦ) је агрегатно стање материје, попут уобичајених стања: гасовито, течно и чврсто, али Јавља се на екстремно ниским температурама, веома близу апсолутне нуле.

Састоји се од честица званих бозони који се на овим температурама налазе у најнижем енергетском квантном стању познатом као основно стање. Алберт Ајнштајн је ово предвидео 1924. након што је прочитао рад о статистици фотона који му је послао индијски физичар Сатјендра Босе.

Није лако добити температуре потребне за формирање Бозе-Ајнштајн кондензата у лабораторији, разлог зашто до 1995. године није било могуће имати потребну технологију. Те године су амерички физичари Ерик Корнел и Карл Виман и немачки физичар Волфганг Кетерле успели да посматрају прве Босе-Ајнштајн кондензате. Научници из Колорада су користили рубидијум-87, док га је Кајтел добио кроз веома разблажен гас атома натријума.

Пошто су ови експерименти отворили врата новом пољу проучавања својстава материје, Кеттлер, Цорнелл и Виеман су добили Нобелову награду 2001. Управо због екстремно ниске температуре атоми гаса са одређеним својствима формирају уређено стање, тј. од којих сви успевају да стекну исту смањену енергију и замах, што се не дешава у обичној материји.

Главне карактеристике

пето стање материје

Као што је раније поменуто, материја не само да има три основна стања течно, чврсто и гасовито, већ напротив, постоји четврто и пето стање које су плазматско и јонизовано. Босе-Еинстеин кондензат је једно од ових стања и има неколико карактеристика:

  • То је агрегатно стање састављено од скупа бозона који су елементарне честице.
  • Сматра се петим стањем агрегације које материјали могу да претрпе.
  • Први пут је примећен 1995. године, тако да је прилично нов.
  • Има процес кондензације близу апсолутне нуле.
  • То је супер течност, што значи да има способност супстанце да елиминише трење.
  • Он је суперпроводљив и има нулти електрични отпор.
  • Такође је познат као квантна коцка леда.

Порекло Босе-Ајнштајн кондензата

супер фотон

Када је гас затворен у контејнеру, честице које чине гас се обично држе на довољној удаљености једна од друге да постоји врло мала интеракција, осим повременог судара једне са другом и са зидовима посуде. Отуда је изведен добро познати модел идеалног гаса.

Међутим, честице су у сталном термичком мешању, а температура је одлучујући параметар за брзину: што је температура виша, то се брже крећу. Иако брзина сваке честице може да варира, просечна брзина система остаје константна на датој температури.

Следећа важна чињеница је да се материја састоји од две врсте честица: фермиона и бозона, који се разликују по свом спину (унутарњи угаони момент), који су по природи потпуно квантни. На пример, електрони су фермиони са полуцелим спиновима, док бозони имају целобројне спинове, што њихово статистичко понашање чини другачијим.

Фермиони воле да буду другачији и стога придржавати се Паулијевог принципа искључења, према којој два фермиона у атому не могу имати исто квантно стање. То је разлог зашто су електрони на различитим атомским орбиталама и стога не заузимају исто квантно стање.

Бозони се, с друге стране, не повинују принципу одбијања и стога немају ништа против да заузму исто квантно стање. Тежак део експеримента је одржавање система довољно хладним тако да де Брољева таласна дужина остане висока.

Научници из Колорада су то постигли користећи систем за ласерско хлађење који укључује ударање атомских узорака директно са шест ласерских зрака, узрокујући да нагло успоравају и тиме у великој мери смањују своје топлотне поремећаје.

Спорији, хладнији атоми су заробљени у магнетном пољу, омогућавајући бржим атомима да побегну и додатно охладе систем. Атоми затворени на овај начин успели су да за кратко време формирају малу мрљу Босе-Ајнштајновог кондензата, која је трајала довољно дуго да се забележи на слици.

апликације

Једна од најперспективнијих примена Босе-Ајнштајн кондензата је у стварање прецизних уређаја за мерење времена и детекцију гравитационих таласа. Пошто се атоми у кондензату крећу као један ентитет, они су много тачнији од конвенционалних атомских сатова и могу се користити за мерење времена са невиђеном прецизношћу.

Други аспект где се ово пето стање материје може применити је у квантном рачунарству, што би могло да дозволи стварање рачунара много моћнијих и ефикаснијих од садашњих. Атоми у кондензату се могу користити као кубити, основни градивни блокови квантног рачунара, а њихова квантна својства могу омогућити много брже и тачније прорачуне него што је то могуће са конвенционалним рачунарима. Због тога се ових дана много говори о квантним рачунарима.

Поред тога, Босе-Ајнштајнов кондензат се такође користи у истраживању физике материјала и у стварању нових материјала са изванредним својствима. На пример, навикло се на створити суперпроводне материјале који би могли да револуционишу електронску индустрију и омогућавају стварање много ефикаснијих и моћнијих уређаја.

Надам се да са овим информацијама можете сазнати више о Босе-Ајнштајновом кондензату, његовим карактеристикама и примени.


Оставите свој коментар

Ваша емаил адреса неће бити објављена. Обавезна поља су означена са *

*

*

  1. За податке одговоран: Мигуел Ангел Гатон
  2. Сврха података: Контрола нежељене поште, управљање коментарима.
  3. Легитимација: Ваш пристанак
  4. Комуникација података: Подаци се неће преносити трећим лицима, осим по законској обавези.
  5. Похрана података: База података коју хостује Оццентус Нетворкс (ЕУ)
  6. Права: У било ком тренутку можете ограничити, опоравити и избрисати своје податке.