Материяро дар њолатњои гуногуни агрегатї пайдо кардан мумкин аст, ки дар байни онњо мо љисмњои сахт, газ ва моеъро меёбем; аммо, навъњои дигари њолатњои камтар маълум њастанд, ки яке аз онњо бо номи маълум аст. Конденсати Бозе-Эйнштейн, ки онро бисьёр химикхо, олимон ва физикхо холати панчуми материя мешуморанд.
Дар ин мақола мо ба шумо мегӯям, ки конденсати Bose-Einstein чист, хусусиятҳо, татбиқ ва ғайра.
Индекси
Конденсати Бозе-Эйнштейн чист?
Конденсати Бозе-Эйнштейн (BEC) як ҳолати маҷмӯии материя аст, ба монанди ҳолати муқаррарӣ: газӣ, моеъ ва сахт, аммо Он дар ҳарорати хеле паст, хеле наздик ба сифри мутлақ ба амал меояд.
Он аз заррачаҳо иборат аст, ки бозон ном доранд, ки дар ин ҳароратҳо дар ҳолати пасттарини энергияи квантӣ, ки ҳамчун ҳолати заминӣ маълуманд, зиндагӣ мекунанд. Алберт Эйнштейн дар соли 1924 баъд аз мутолиаи коғаз дар бораи омори фотонҳо, ки физики ҳиндӣ Сатиендра Бозе ба ӯ фиристода буд, пешгӯӣ карда буд.
Дар лаборатория ба даст овардани ҳарорате, ки барои ташаккули конденсатҳои Бозе-Эйнштейн лозим аст, осон нест, сабаби он ки то соли 1995 технологияи заруриро доштан мумкин набуд. Он сол ба физикҳои амрикоӣ Эрик Корнелл ва Карл Виман ва физики олмонӣ Вольфганг Кеттерле тавонистанд, ки конденсатҳои аввалини Бозе-Эйнштейнро мушоҳида кунанд. Олимони Колорадо рубидиум-87-ро истифода бурданд, дар ҳоле ки Кейтел онро тавассути гази хеле густашудаи атомҳои натрий ба даст овард.
Азбаски ин таҷрибаҳо дари як соҳаи нави омӯзиши хосиятҳои материяро боз карданд, Кеттлер, Корнел ва Виман ҷоизаи Нобелро дар соли 2001 гирифтанд.Маҳз аз сабаби ҳарорати бениҳоят паст, атомҳои гази дорои хосиятҳои муайян ҳолати тартибдодашударо ташкил медиҳанд. хамаи ин муяссар гардад, ки як хел кувва ва суръати камшуда ба даст оварад, ки дар материяи оддй руй намедихад.
Хусусиятҳои асосӣ
Тавре ки қаблан зикр гардид, материя на танҳо се ҳолати асосии моеъ, сахт ва газ дорад, балки баръакс, як ҳолати чорум ва панҷум вуҷуд дорад, ки плазматикӣ ва ионизатсияшуда мебошанд. Конденсати Бозе-Эйнштейн яке аз ин ҳолатҳост ва дорои якчанд хусусиятҳост:
- Ин як ҳолати агрегатист, ки аз маҷмӯи бозонҳо иборат аст, ки зарраҳои элементарӣ мебошанд.
- Ин панҷумин ҳолати ҷамъшавӣ ҳисобида мешавад, ки маводҳо метавонанд тахмин кунанд.
- Он бори аввал дар соли 1995 мушоҳида шуда буд, бинобар ин хеле нав аст.
- Он дорои раванди конденсатсия ба сифри мутлақ аст.
- Ин супермоеъ аст, ки маънои онро дорад, ки он дорои қобилияти аз байн бурдани соиш.
- Он суперноқил аст ва муқовимати барқии сифр дорад.
- Он инчунин ҳамчун куби яхи квантӣ маълум аст.
Пайдоиши конденсати Бозе-Эйнштейн
Вақте ки газ дар зарф баста мешавад, заррачаҳое, ки газро ташкил медиҳанд, одатан дар масофаи кофӣ аз ҳамдигар нигоҳ дошта мешаванд, ки ба истиснои бархӯрдҳои баъзан бо ҳамдигар ва деворҳои контейнер, таъсири мутақобила хеле кам аст. Аз ин рӯ модели машҳури идеалии газ ба даст омадааст.
Бо вуҷуди ин, зарраҳо дар гармии доимӣ қарор доранд ва ҳарорат параметри ҳалкунанда барои суръат аст: харорат баланд бошад, онхо хамон кадар тезтар харакат мекунанд. Гарчанде ки суръати ҳар як зарра метавонад фарқ кунад, суръати миёнаи система дар ҳарорати додашуда доимӣ мемонад.
Далели муҳими навбатӣ ин аст, ки материя аз ду намуди зарраҳо иборат аст: фермионҳо ва бозонҳо, ки бо спини худ (импулси кунҷии дохилӣ) фарқ мекунанд, ки табиати комилан квантӣ доранд. Масалан, электронҳо фермионҳое мебошанд, ки чархҳои нисфи бутун доранд, дар ҳоле ки бозонҳо чархҳои бутун доранд, ки рафтори омории онҳоро фарқ мекунад.
Фермионҳо фарқ карданро дӯст медоранд ва аз ин рӯ ба принсипи истиснои Паули итоат кунед, ки мувофиқи он ду фермион дар атом як ҳолати квантӣ дошта наметавонанд. Ин сабаби он аст, ки электронҳо дар орбиталҳои гуногуни атомӣ ҳастанд ва бинобар ин як ҳолати квантиро ишғол намекунанд.
Аз тарафи дигар, бозонҳо ба принсипи бозсозӣ итоат намекунанд ва аз ин рӯ ба ишғоли як ҳолати квантӣ эътироз надоранд. Қисми душвори таҷриба он аст, ки системаро ба қадри кофӣ сард нигоҳ дорад, то дарозии мавҷи де Бройли баланд бимонад.
Олимони Колорадо ин корро тавассути истифода бурданд системаи хунуккунии лазерӣ, ки бо шаш нури лазерӣ зарба задани намунаҳои атомиро дар бар мегирад, боиси ногахонй суст шудани онхо ва ба хамин тарик вайроншавии гармии онхоро хеле кам мекунанд.
Атомҳои сусттар ва сардтар дар майдони магнитӣ ба дом афтода, ба атомҳои тезтар фирор мекунанд, то системаро минбаъд хунук кунанд. Атомҳои бо ин роҳ маҳдудшуда тавонистанд дар муддати кӯтоҳ як лӯлаи хурди конденсати Бозе-Эйнштейнро ташкил кунанд, ки он ба қадри кофӣ тӯл мекашид, ки дар тасвир сабт карда шавад.
Барномаҳо
Яке аз барномаҳои умедбахши конденсати Бозе-Эйнштейн дар сохтани асбобхои аник барои ченкунии вакт ва муайян кардани мавчхои гравитационй. Азбаски атомҳои конденсат ҳамчун як ҷузъи ягона ҳаракат мекунанд, онҳо нисбат ба соатҳои муқаррарии атомӣ хеле дақиқтаранд ва метавонанд барои чен кардани вақт бо дақиқии бесобиқа истифода шаванд.
Ҷанбаи дигаре, ки ин ҳолати панҷуми материяро метавон татбиқ кард, дар ҳисоббарории квантӣ мебошад, ки имкон медиҳад сохтани компютерхо назар ба компютерхои хозира хеле тавонотар ва самараноктар аст. Атомҳоро дар конденсат ҳамчун қубитҳо, блокҳои асосии як компютери квантӣ истифода бурдан мумкин аст ва хосиятҳои квантии онҳо метавонанд нисбат ба компютерҳои маъмулӣ ҳисобҳои тезтар ва дақиқтарро фароҳам оранд. Ин аст, ки чаро имрӯзҳо дар бораи компютерҳои квантӣ ҳарф мезананд.
Илова бар ин, конденсати Бозе-Эйнштейн инчунин дар таҳқиқоти физикаи маводҳо ва дар эҷоди маводи нав бо хосиятҳои фавқулодда истифода мешавад. Масалан, ба он одат карда шудааст материалхои супер-гузаронандаро ба вучуд оваранд, ки метавонанд дар саноати электроника дигаргуни ба амал оваранд ва ба офаридани дастгоххои хеле сермахсултар ва пуриктидор имконият медиханд.
Умедворам, ки бо ин маълумот шумо метавонед дар бораи конденсати Bose-Einstein, хусусиятҳо ва татбиқи он маълумоти бештар гиред.
Аваллин эзоҳро диҳед