wyprzedzając swój czas
aby stworzyć BEC, fizycy muszą ochłodzić rozproszony Gaz atomów—rubid, w tym pierwszym udanym eksperymencie-do kilku milionowych części Kelvina powyżej zera absolutnego. Nie jest to łatwe zadanie, a naukowcy zazwyczaj opierają się na dwóch technikach. Pierwszą techniką jest chłodzenie laserem, które polega na strumieniowaniu laserów z sześciu kierunków do gazu. Atom poruszający się w kierunku lasera pochłania Foton i zwalnia. Następnie uwalnia Foton w przypadkowym kierunku., Przez wiele powtórzeń absorpcji i emisji proces zmniejsza prędkość atomów, a tym samym temperaturę.
druga metoda polega na usuwaniu najcieplejszych atomów; nazywa się to chłodzeniem parowym. Podczas tego etapu pułapka magnetyczna zatrzymuje atomy i atomy o wyższej energii mogą uciec, obniżając ogólną energię, a tym samym temperaturę próbki.,
„nie ma wystarczająco dużo czasu, aby zbadać wszystkie interesujące rzeczy, które system może ujawnić”, mówi Sandro Stringari, fizyk teoretyczny z Uniwersytetu w Trento, we Włoszech, który bada nadfluidy w BECs i innych materiałach. Superfluidy są fazą materii o zerowej lepkości i zerowej entropii, co oznacza, że robią zaskakujące rzeczy, takie jak wspinają się po bokach naczyń, gdzie są trzymane. Zachowanie superfluidów od dawna jest związane z BECs, a badania Stringari drażnią się tam, gdzie zaczyna się jeden, a zaczyna drugi. „Nie sądzę, aby wszystko zostało jeszcze zbadane” – mówi Proukakis., „Istnieje wiele granic.”
BECs urodzili sięzmarli W 1924 roku Indyjski fizyk Satyendra Nath Bose napisał do Alberta Einsteina, dzieląc się swoimi spostrzeżeniami na temat istniejącego prawa fizycznego opisującego interakcje światła i materii. „Choć zupełnie obcy dla Ciebie, nie czuję żadnego wahania w złożeniu takiej prośby,” Bose napisał. „Wszyscy jesteśmy Twoimi uczniami, chociaż korzystamy tylko z Twoich Nauk poprzez Twoje pisma” [7].
w swoim liście Bose zakwestionował wyprowadzenie prawa, które wykorzystywało tradycyjne metody statystyczne do opisu zachowania się różnych cząstek., Ale światło jest przenoszone przez fotony, które można opisać jako cząstki lub fale. Bose opisał nowe podejście do analizy cząstek takich jak fotony. Zainspirowany, Einstein pomógł opublikować pracę Bose ' a. Ich współpraca doprowadziła do nowego narzędzia-statystyki Bose-Einsteina – i przewidywania nowych materiałów, kondensatów Bose-Einsteina.
zrobienie tego, jak się okazało, zajęłoby dekady. To głównie z powodu trudności z osiągnięciem tak niskich temperatur. W 1937 fizycy odkryli nadpłynność izotopu helu schłodzonego do 2.,2 Kelwin, a wielu fizyków twierdziło, że przynajmniej część superfluidu składała się z BECs (8). Inni jednak pozostawali sceptyczni i debata była kontynuowana. Na spotkaniu w 1993 na temat stanu badań BEC niektórzy fizycy twierdzili nawet, że kwantowe kondensaty są faktycznie niemożliwe do wytworzenia; że nawet jeśli teoria wspiera ich istnienie, stan będzie potrzebował nieskończonego czasu, aby uformować.,
pierwsza jednoznaczna demonstracja BEC pojawiła się 2 lata po tym spotkaniu, w 1995 roku, przez fizyków Carla Wiemana i Erica Cornella w JILA (dawniej znanym jako Joint Institute for Laboratory Astrophysics), instytucie badawczym na Uniwersytecie Kolorado w Boulder (9). Pierwszy BEC składał się z gazu z atomów rubidu. „To otworzyło nowe pole w fizyce kwantowej”, mówi Stringari. W ciągu kilku miesięcy fizyk Wolfgang Ketterle z Massachusetts Institute of Technology poprowadził osiągnięcie BEC w sodu., W 2001 roku Wieman, Cornell i Ketterle otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swoją przełomową pracę.
kolejne kondensaty. W 1998 roku naukowcy wyprodukowali BEC w wodorze. Od tego czasu fizycy tworzyli BECs z atomów innych metali, w tym litu, potasu, cezu, wapnia, strontu, chromu i ytterbium. Potwierdzili również, że ” nie ma wystarczająco dużo czasu, aby zbadać wszystkie interesujące rzeczy, które system może ujawnić.”- Sandro Stringarisuperfluid Hel-4 ma składnik BEC, jak długo hipotezy.,
fizycy nadal badają BECs, mówi Proukakis, ponieważ po dziesięcioleciach doskonalenia ich metod eksperymenty oferują doskonałą kontrolę nad materiałem, a wykonanie BECs wymaga sprzętu, który można kupić bez łamania budżetu laboratorium badawczego. Potencjalne nagrody są wysokie: kreatywne eksperymenty izolują najciekawszą fizykę, pokazując nową dziwność w skali kwantowej. „Można nimi bardzo dobrze manipulować, eksperymentalnie i wyodrębnić najciekawszą fizykę” – mówi Proukakis.