Kopīgot:
Kondensēta Bose-Einstein izcelsme, īpašības un pielietojumi
The Bose-Einšteina kondensāts tas ir materiāla stāvoklis, kas dažās daļiņās parādās tuvu absolūtai nullei. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka vienīgie trīs iespējamie vielas agregācijas stāvokļi bija cieti, šķidri un gāzveida.
Tad tika atklāts ceturtais stāvoklis: plazma; un Bose-Einšteina kondensāts tiek uzskatīts par piekto valsti. Raksturīga īpašība ir tā, ka kondensāta daļiņas rīkojas kā liela kvantu sistēma, nevis kā parasti (kā atsevišķu kvantu sistēmu kopums vai kā atomu grupa).
Citiem vārdiem sakot, var teikt, ka viss atomu kopums, kas veido Bose-Einšteina kondensātu, darbojas tā, it kā tas būtu viens atoms.
Indekss
- 1 Izcelsme
- 2 Iegūšana
- 2.1 Bosoni
- 2.2 Visi atomi ir vienādi atomi
- 3 Rekvizīti
- 4 Pieteikumi
- 4.1. Bose-Einšteina un kvantu fizika
- 5 Atsauces
Izcelsme
Tāpat kā daudzi jaunākie zinātniskie atklājumi, teorētiski kondensāta esamība tika secināta pirms empīrisku pierādījumu par to esamību..
Tādējādi 1920. gadu kopīgajā publikācijā teorētiski šo fenomenu teica Alberts Einšteins un Satjendra Nath Bose, kas to izdarīja vispirms attiecībā uz fotoniem un tad par hipotētiskiem gāzveida atomiem..
Tās reālās eksistences demonstrēšana nebija iespējama pirms dažām desmitgadēm, kad bija iespējams atdzist paraugu pietiekami zemā temperatūrā, lai pierādītu, ka sagaidāmie vienādojumi bija patiesi.
Iegūšana
Bose-Einšteina kondensātu 1995. gadā ieguva Ēriks Kornels, Carlo Wieman un Volfgangs Ketterle, kas, pateicoties tam, galu galā dalīs Nobela fizikas balvu 2001. gadā.
Lai sasniegtu Bose-Einšteina kondensātu, viņi izmantoja virkni eksperimentālo paņēmienu atomu fizikā, ar kuru palīdzību viņiem izdevās sasniegt 0,00000002 grādu Kelvina temperatūru virs absolūtās nulles (temperatūra bija daudz zemāka par zemāko temperatūru, kas novērota kosmosā)..
Ēriks Kornels un Karlo Veimans šos paņēmienus izmantoja atšķaidītā gāzē, kas sastāvēja no rubīdija atomiem; Savukārt Volfgangs Ketterle pēc neilga laika tos izmantoja par nātrija atomiem.
Bosoni
Nosaukums bosons tiek lietots godā Indijas dzimušajam fizikam Satyendra Nath Bose. Daļiņu fizikā tiek ņemti vērā divi pamata elementu tipi: bosoni un ferminions.
Kas nosaka, vai daļiņa ir bosons vai fermions, vai tā spin ir vesels skaitlis vai pusciets. Galu galā bosoni ir daļiņas, kas ir atbildīgas par mijiedarbības spēku pārraidi starp fermioniem.
Tikai bosoniskām daļiņām var būt Bose-Einšteina kondensāta stāvoklis: ja atdzesētās daļiņas ir fermioni, tas tiek saukts par Fermi šķidrumu..
Tas tā ir tāpēc, ka bosoniem, atšķirībā no fermioniem, nav jāievēro Pauli izslēgšanas princips, kas nosaka, ka divas identiskas daļiņas nevar būt vienā un tajā pašā kvantu stāvoklī vienlaicīgi.
Visi atomi ir vienādi atomi
Bose-Einšteina kondensātā visi atomi ir pilnīgi vienādi. Tādā veidā lielākā daļa kondensēto atomu ir vienā un tajā pašā kvantitātes līmenī, kas samazinās līdz zemākajam iespējamajam enerģijas līmenim.
Dalot šo pašu kvantu stāvokli un visu to pašu (minimālo) enerģiju, atomi nav atšķirami un uzvedas kā viens "superatom".
Rekvizīti
Tas, ka visiem atomiem ir vienādas īpašības, paredz virkni noteiktu teorētisko īpašību: atomi aizņem tādu pašu tilpumu, izkaisa to pašu krāsu un veido homogēnu vidi, cita starpā..
Šīs īpašības ir līdzīgas ideālā lāzera īpašībām, kas izstaro saskanīgu gaismu (telpiski un laikā), viendabīgu, monohromatisku, kurā visi viļņi un fotoni ir absolūti vienādi un pārvietojas vienā virzienā, tātad ideālā gadījumā izkliedēt.
Programmas
Šīs jaunās lietas stāvokļa iespējas ir daudzas, dažas patiešām pārsteidzošas. Starp pašreizējiem vai attīstošajiem Bose-Einstein kondensātu interesantākajiem lietojumiem ir šādi:
- Tās izmantošana kopā ar atomu lāzeriem, lai radītu augstas precizitātes nano struktūras.
- Gravitācijas lauka intensitātes noteikšana.
- Atomu pulksteņu izgatavošana ir precīzāka un stabilāka nekā pašlaik.
- Neliela mēroga simulācijas noteiktu kosmoloģisko parādību izpētei.
- Superfluiditātes un supravadītspējas pielietojumi.
- Pieteikumi, kas izriet no fenomena, kas pazīstams kā lēna gaisma vai lēna gaisma; piemēram, teleportējot vai daudzsološajā kvantu skaitļošanas jomā.
- Padziļināt zināšanas par kvantu mehāniku, veikt sarežģītākus un nelineārākus eksperimentus, kā arī dažu nesen formulēto teoriju pārbaudi. Kondensāti piedāvā iespēju laboratorijās atjaunot parādības, kas notiek ar gaismas gadiem.
Kā redzat, Bose-Einšteina kondensātus var izmantot ne tikai jaunu metožu izstrādei, bet arī dažām jau pastāvošām metodēm..
Ne velti tie piedāvā lielisku precizitāti un uzticamību, kas ir iespējama to fāzes saskaņotības ziņā atomu laukā, kas atvieglo lielu laika un attāluma kontroli..
Tāpēc Bose-Einšteina kondensāti var kļūt tik revolucionāri, kā pats lāzers, jo tiem ir daudz kopīgu īpašību. Tomēr lielā problēma, kas rodas, rodas, ir temperatūra, kurā šie kondensāti tiek ražoti.
Tādējādi grūtības ir gan to sarežģītība, gan to dārga uzturēšana. Tāpēc lielākā daļa pūļu pašlaik galvenokārt ir vērsti uz tās piemērošanu pamatpētījumos.
Kondensēts Bose-Einšteins un kvantu fizika
Bose-Einšteina kondensātu esamības pierādīšana ir piedāvājusi jaunu un svarīgu instrumentu jaunu fizisku parādību izpētei ļoti dažādās jomās..
Nav šaubu, ka tās saskaņotība makroskopiskā līmenī atvieglo gan kvantu fizikas likumu izpēti, izpratni un demonstrēšanu..
Tomēr fakts, ka šīs vielas stāvokļa sasniegšanai ir nepieciešamas gandrīz absolūtas nulles temperatūras, ir nopietnas neērtības, lai maksimāli izmantotu tās neticamos īpašumus..
Atsauces
- Bose-Einšteina kondensāts (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 6. aprīlī no es.wikipedia.org.
- Bose-Einšteina kondensāts. (n.d.) Vikipēdijā. Izgūti no 2018. gada 6. aprīļa, no en.wikipedia.org.
- Eric Cornell un Carl Wieman (1998). Condensed Bose-Einstein, "Pētniecība un zinātne".
- A. Cornell & C. E. Wieman (1998). "The Bose-Einstein condenste". Scientific American.
- Bosón (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 6. aprīlī no es.wikipedia.org.
- Bosons (n.d.). Vikipēdijā. Izgūti no 2018. gada 6. aprīļa, no en.wikipedia.org.