hun tijd vooruit
om een BEC te creëren, moeten natuurkundigen een diffuus gas van atomen—rubidium, in dat eerste succesvolle experiment—afkoelen tot op enkele miljoenste van een Kelvin boven het absolute nulpunt. Dat is geen gemakkelijke taak, en onderzoekers vertrouwen meestal op twee technieken. De eerste techniek is laserkoeling, waarbij lasers uit zes richtingen het gas in stromen. Een atoom op weg naar een laser absorbeert een foton en vertraagt. Dan geeft het een foton vrij in willekeurige richting., Over vele herhalingen van absorptie en emissie, vermindert het proces De snelheid van de atomen, en dus de temperatuur.
de tweede methode is het afromen van de warmste atomen; het heet verdampingskoeling. Tijdens deze fase, een magnetische val houdt de atomen en hogere-energie atomen worden toegestaan om te ontsnappen, het verlagen van de totale energie, en dus de temperatuur, van de steekproef.,”er is niet genoeg tijd om alle interessante dingen te onderzoeken die het systeem kan onthullen”, zegt Sandro Stringari, een theoretisch natuurkundige aan de Universiteit van Trento, in Italië, die superfluïden in BECs en andere materialen bestudeert. Superfluïden zijn een fase van materie met nul viscositeit en nul entropie, wat betekent dat ze verrassende dingen doen, zoals de zijkanten van vaten beklimmen waar ze worden vastgehouden. Superfluïde gedrag is al lang geassocieerd met BECs, en Stringari ‘ s onderzoek plaagt uit waar de ene begint en de andere begint. “Ik denk niet dat alles is onderzocht nog,” zegt Proukakis., “Er zijn veel grenzen.”
BECs zijn geboren uit een letter. In 1924 schreef de Indiase natuurkundige Satyendra Nath Bose aan Albert Einstein, waarin hij zijn inzichten deelde over een bestaande natuurkundige wet die beschrijft hoe licht en materie interageren. “Hoewel een volkomen vreemde voor u, Ik voel geen aarzeling in het maken van een dergelijk verzoek,” Bose schreef. “Wij zijn allen uw leerlingen, hoewel wij slechts profiteren van uw Leer door uw geschriften” (7).in zijn brief betwistte Bose de afleiding van de wet, die traditionele statistische methoden gebruikte om het gedrag van afzonderlijke deeltjes te beschrijven., Maar licht wordt gedragen door fotonen, die kunnen worden omschreven als deeltjes of golven. Bose beschreef een nieuwe benadering van het analyseren van deeltjes zoals fotonen. Geïnspireerd, Einstein hielp om Bose ‘ s werk gepubliceerd. Hun samenwerking leidde tot een nieuwe tool—Bose-Einstein statistieken–en de voorspelling van nieuwe materialen, Bose-Einstein condensaten.
het maken van het spul, zoals bleek, zou tientallen jaren duren. Dat komt vooral door de moeilijkheid om zulke lage temperaturen te bereiken. In 1937 ontdekten natuurkundigen superfluïditeit in een tot 2 afgekoelde isotoop van helium.,2 Kelvin, en vele natuurkundigen betoogden dat ten minste een deel van een superfluïde bestond uit BECs (8). Maar anderen bleven sceptisch en het debat ging door. Tijdens een bijeenkomst in 1993 over de toestand van het BEC-onderzoek betoogden sommige natuurkundigen zelfs dat kwantumcondensaten feitelijk onmogelijk te maken waren; dat hoewel de theorie hun bestaan ondersteunde, de toestand oneindig veel tijd nodig zou hebben om te vormen.,de eerste ondubbelzinnige demonstratie van een BEC kwam twee jaar na die bijeenkomst, in 1995, naar voren door natuurkundigen Carl Wieman en Eric Cornell van JILA (voorheen bekend als het Joint Institute for Laboratory Astrophysics), een onderzoeksinstituut aan de Universiteit van Colorado, Boulder (9). De eerste BEC bestond uit een gas van rubidium-atomen. “Dat opende een nieuw veld in de kwantumfysica”, zegt Stringari. Binnen een paar maanden leidde natuurkundige Wolfgang Ketterle, aan het Massachusetts Institute of Technology, de verwezenlijking van BEC in natrium., In 2001 deelden Wieman, Cornell en Ketterle de Nobelprijs voor de natuurkunde voor hun baanbrekende werk.
Er volgden meer condensaten. In 1998 produceerden onderzoekers een BEC in waterstof. Sindsdien hebben natuurkundigen BECs gemaakt uit atomen van andere metalen, waaronder lithium, kalium, cesium, calcium, strontium, chroom en ytterbium. Ze hebben ook bevestigd dat ” er is niet genoeg tijd om alle interessante dingen die het systeem kan onthullen verkennen.”- Sandro Stringarisuperfluid helium-4 heeft een BEC-component, zoals lang werd verondersteld.,natuurkundigen blijven BECs onderzoeken, zegt Proukakis, omdat na tientallen jaren van verfijning van hun methoden, de experimenten een uitstekende controle van het materiaal bieden, en het maken van BECs vereist apparatuur die kan worden gekocht zonder het budget van een onderzoekslaboratorium te breken. De potentiële beloningen zijn hoog: creatieve experimenten isoleren de meest interessante fysica en tonen nieuwe vreemdheid op kwantumschaal. “Je kunt ze heel goed manipuleren, experimenteel, en de meest interessante fysica isoleren,” zegt Proukakis.