BOSE-EINSTEIN CONDENSATE: MGA KATANGIAN AT APLIKASYON - PISIKAL - 2025

Ang Bose-Einstein condensate ay isang estado ng bagay na nangyayari sa ilang mga partikulo sa temperatura na malapit sa ganap na zero. Sa loob ng mahabang panahon ay naisip na ang tanging posibleng mga estado ng pagsasama-sama ng bagay ay solid, likido, at gas.

Pagkatapos ang ika-apat na estado ay natuklasan: iyon ng plasma; at ang condessate ng Bose-Einstein ay itinuturing na ikalimang estado. Ang katangian na pag-aari ay ang mga particle sa condensate ay kumikilos bilang isang malaking sistema ng quantum kaysa sa karaniwang ginagawa nila (bilang isang hanay ng mga indibidwal na sistema ng dami o bilang isang pangkat ng mga atoms).

Sa madaling salita, masasabi na ang buong hanay ng mga atomo na bumubuo ng condensate ng Bose-Einstein ay parang isang solong atom.

Pinagmulan

Tulad ng marami sa mga pinakahuling pang-agham na pagtuklas, ang pagkakaroon ng condensate ay teoretikal na naitala bago nagkaroon ng empirikal na ebidensya ng pagkakaroon nito.

Sa gayon, ito ay sina Albert Einstein at Satyendra Nath Bose na teoretikong hinulaang ang kababalaghan na ito sa isang magkasanib na publikasyon noong 1920. Ginawa nila ang una para sa mga photon at pagkatapos ay para sa mga hypothetical na gas na mga atomo.

Ang pagpapakita ng kanilang tunay na pag-iral ay hindi naging posible hanggang sa ilang mga dekada na ang nakalilipas, nang ang isang sample ay pinalamig sa mga temperatura na sapat na sapat upang mapatunayan na totoo ang inaasahan ng mga equation.

Satyendra Nath Bose

Pagkuha

Ang condose ng Bose-Einstein ay nakuha noong 1995 nina Eric Cornell, Carlo Wieman at Wolfgang Ketterle na, salamat dito, ay magtatapos sa pagbabahagi ng 2001 Nobel Prize sa Physics.

Upang makamit ang condensate ng Bose-Einstein ay nagamit nila ang isang serye ng mga pang-eksperimentong pamamaraan ng atomic na pang-eksperimento, kung saan pinamamahalaan nila na maabot ang isang temperatura ng 0.00000002 degrees Kelvin sa itaas ng ganap na zero (isang temperatura na mas mababa kaysa sa pinakamababang temperatura na sinusunod sa panlabas na espasyo). .

Ginamit nina Eric Cornell at Carlo Weiman ang mga pamamaraan na ito sa isang dilute gas na binubuo ng mga rubidium atoms; para sa kanyang bahagi, inilapat sila ni Wolfgang Ketterle sa ilang sandali pagkatapos sa mga atomo ng sodium.

Mga Bosons

Ang pangalang boson ay ginagamit bilang karangalan ng pisika na ipinanganak ng India na si Satyendra Nath Bose. Ang dalawang pangunahing uri ng mga elementong elementarya ay isinasaalang-alang sa pisika ng tinga: mga dibdib at mga ferminion.

Ano ang tumutukoy kung ang isang butil ay isang boson o isang fermion ay kung ang pag-ikot nito ay integer o kalahating integer. Sa huli, ang mga boson ay ang mga particle na namamahala sa pagpapadala ng mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga fermion.

Tanging ang mga partikulo ng bosonic ay maaaring magkaroon ng ganitong estado ng Bose-Einstein condensate: kung ang mga particle na pinalamig ay mga fermion, ang nakamit ay tinatawag na isang likidong Fermi.

Ito ay dahil sa ang mga bosons, hindi katulad ng mga fermion, ay hindi kailangang tuparin ang prinsipyo ng pagbubukod sa Pauli, na nagsasaad na ang dalawang magkaparehong mga partikulo ay hindi maaaring maging sa parehong estado ng kabuuan sa parehong oras.

Ang lahat ng mga atom ay magkatulad na atom

Sa isang Bose-Einstein mapagbigyan ang lahat ng mga atomo ay ganap na pareho. Sa ganitong paraan, ang karamihan sa mga atoms sa condensate ay nasa parehong antas ng dami, na bumababa sa pinakamababang posibleng antas ng enerhiya.

Sa pamamagitan ng pagbabahagi ng parehong estado na dami at lahat ng pagkakaroon ng pareho (pinakamaliit) na enerhiya, ang mga atomo ay hindi mapag-unawa at kumikilos bilang isang solong "sobrang atom".

Ari-arian

Ang katotohanan na ang lahat ng mga atomo ay may magkaparehong mga katangian ay nagmumungkahi ng isang serye ng ilang mga teoretikal na katangian: ang mga atomo ay sumasakop sa parehong dami, nagkakalat sila ng ilaw ng parehong kulay at isang homogenous medium ay nabuo, bukod sa iba pang mga katangian.

Ang mga pag-aari na ito ay katulad ng mga perpektong laser, na naglalabas ng isang magkakaugnay na ilaw (spatially at pansamantalang), uniporme, monochromatic, kung saan ang lahat ng mga alon at mga photon ay ganap na pantay-pantay at lumipat sa magkatulad na direksyon, kaya't hindi perpekto paghiwalayin

Aplikasyon

Ang mga posibilidad na inaalok ng bagong estado ng bagay na ito ay marami, ang ilan ay talagang kamangha-manghang. Kabilang sa kasalukuyan o sa pag-unlad, ang mga pinaka-kagiliw-giliw na mga aplikasyon ng Bose-Einstein condensates ay ang mga sumusunod:

- Ang paggamit nito kasama ang mga laser lasers upang lumikha ng mataas na katumpakan nano-istruktura.

- Detection ng intensity ng larangan ng gravitational.

- Gumagawa ng mas tumpak at matatag na mga orasan ng atomic kaysa sa kasalukuyang umiiral.

- Maliit na sukat na mga simulation para sa pag-aaral ng ilang mga kosmolohiko na phenomena.

- Mga aplikasyon ng superfluidity at superconductivity.

- Ang mga aplikasyon na nagmula sa hindi pangkaraniwang bagay na kilala bilang mabagal na ilaw o mabagal na ilaw; halimbawa, sa teleportation o sa promising field ng quantum computing.

- Pagpapalalim ng kaalaman sa mga mekanika ng kabuuan, isinasagawa ang mas kumplikado at hindi-linear na mga eksperimento, pati na rin ang pagpapatunay ng ilang mga kamakailan-lamang na pormula na binuo. Nag-aalok ang mga condensates ng posibilidad ng mga pag-urong ng mga hindi pangkaraniwang bagay na nagaganap sa magaan na mga taon sa mga laboratoryo.

Tulad ng makikita, ang condensates ng Bose-Einstein ay maaaring gamitin hindi lamang upang makabuo ng mga bagong pamamaraan, ngunit din upang pinuhin ang ilang mga pamamaraan na mayroon na.

Hindi walang kabuluhan na nag-aalok sila ng mahusay na katumpakan at pagiging maaasahan, na posible dahil sa kanilang pagkakaugnay sa yugto sa larangan ng atom, na pinapadali ang mahusay na kontrol ng oras at distansya.

Samakatuwid, ang condensates ng Bose-Einstein ay maaaring maging rebolusyonaryo dahil ang laser mismo ay isang beses, dahil mayroon silang maraming mga katangian sa karaniwan. Gayunpaman, ang malaking problema para sa mangyari na ito ay namamalagi sa temperatura kung saan ginawa ang mga condensates na ito.

Kaya, ang kahirapan ay namamalagi kapwa sa kung gaano kumplikado ito upang makuha ang mga ito at sa kanilang mamahaling pagpapanatili. Para sa lahat ng mga kadahilanang ito, sa kasalukuyan ang karamihan sa mga pagsisikap ay pangunahing nakatuon sa aplikasyon nito sa pangunahing pananaliksik.

Ang condoate ng Bose-Einstein at pisika ng dami

Ang pagpapakita ng pagkakaroon ng Bose-Einstein condensates ay nag-aalok ng isang mahalagang bagong tool para sa pag-aaral ng mga bagong pisikal na phenomena sa napaka magkakaibang mga lugar.

Walang pag-aalinlangan na ang pagkakaugnay nito sa antas ng macroscopic ay pinapadali ang pag-aaral at pag-unawa at ang pagpapakita ng mga batas ng pisika ng kabuuan.

Gayunpaman, ang katotohanan na ang mga temperatura na malapit sa ganap na zero ay kinakailangan upang makamit ang estado ng bagay ay isang seryosong disbentaha upang makakuha ng higit pa sa mga hindi kapani-paniwalang mga katangian nito.

Mga Sanggunian

1. Bose - Einstein condensate (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Abril 6, 2018, mula sa es.wikipedia.org.
2. Bose - Einstein condense. (nd) Sa Wikipedia. Nakuha noong Abril 6, 2018, mula sa en.wikipedia.org.
3. Eric Cornell at Carl Wieman (1998). Ang Bose-Einstein Condensates, "Pananaliksik at Science."
4. A. Cornell & CE Wieman (1998). "Ang Bose - Einstein condensate". Siyentipiko Amerikano.
5. Boson (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Abril 6, 2018, mula sa es.wikipedia.org.
6. Boson (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Abril 6, 2018, mula sa en.wikipedia.org.