före sin tid
för att skapa en BEC måste fysiker kyla en diffus gas av atomer—rubidium, i det första framgångsrika experimentet—till inom några miljoner av en Kelvin över absolut noll. Det är ingen lätt uppgift, och forskare är vanligtvis beroende av två tekniker. Den första tekniken är laserkylning, vilket innebär strömmande lasrar från sex riktningar till gasen. En atom som rör sig mot en laser absorberar en foton och saktar ner. Sedan släpper det en foton i slumpmässig riktning., Under många upprepningar av absorption och utsläpp minskar processen atomernas hastighet och därmed temperaturen.
den andra metoden innebär att skumma av de varmaste atomerna; det kallas avdunstningskylning. Under detta stadium håller en magnetisk fälla atomerna och högre energiatomer får Fly, sänka den totala energin och därmed temperaturen i provet.,
”det finns inte tillräckligt med tid för att utforska alla intressanta saker som systemet kan avslöja”, säger Sandro Stringari, en teoretisk fysiker vid universitetet i Trento, i Italien, som studerar superfluider i BECs och andra material. Superfluider är en fas av materia med nollviskositet och noll entropi, vilket innebär att de gör överraskande saker, som att klättra på sidorna av fartyg där de hålls. Superfluid beteende har länge förknippats med BECs, och Stringaris forskning retar ut där man börjar och den andra börjar. – Jag tror inte att allt har undersökts än, säger Proukakis., ”Det finns många gränser.”
BECs föddes från ett brev. År 1924 skrev den indiska fysikern Satyendra Nath Bose till Albert Einstein och delade med sig av sina insikter om en befintlig fysisk lag som beskriver hur ljus och materia interagerar. ”Även om en fullständig främling för dig känner jag ingen tvekan om att göra en sådan förfrågan”, skrev Bose. ”Vi är alla era elever, men som bara drar nytta av era lärdomar genom era skrifter” (7).
i sitt brev utmanade Bose härledningen av lagen, som använde traditionella statistiska metoder för att beskriva beteendet hos olika partiklar., Men ljus bärs av fotoner, som kan beskrivas som partiklar eller vågor. Bose beskrev ett nytt tillvägagångssätt för att analysera partiklar som fotoner. Inspirerad, Einstein hjälpte till att få Boses arbete publicerat. Deras samarbete ledde till ett nytt verktyg-Bose-Einstein statistik–och förutsägelsen av nya material, Bose-Einstein kondensat.
att göra grejerna, som det visade sig, skulle ta årtionden. Det är mest på grund av svårigheten att uppnå sådana låga temperaturer. 1937 upptäckte fysiker superfluiditet i en isotop av helium kyld till 2.,2 Kelvin, och många fysiker hävdade att åtminstone en del av en superfluid bestod av BECs (8). Men andra var skeptiska, och debatten fortsatte. Vid ett 1993-möte om BEC-forskningens tillstånd hävdade vissa fysiker även att kvantkondensat var effektivt omöjliga att göra; att även om teorin stödde deras existens skulle staten behöva oändlig tid att bilda.,
Den första entydiga bevis för att en BEC fram 2 år efter det mötet, 1995, från fysiker Carl Wieman och Eric Cornell på JILA (tidigare känd som Joint Institute for Astrophysics Laboratory), ett forskningsinstitut vid Universitetet i Colorado i Boulder (9). Den första BEC bestod av en gas av rubidiumatomer. – Det öppnade ett nytt fält i kvantfysik, säger Stringari. Inom några månader ledde fysikern Wolfgang Ketterle, vid Massachusetts Institute of Technology, uppnåendet av BEC i natrium., År 2001 delade Wieman, Cornell och Ketterle Nobelpriset i fysik för deras banbrytande arbete.
fler kondensat följde. 1998 producerade forskare en BEC i väte. Sedan dess har fysiker skapat BECs av atomer av andra metaller, inklusive litium, kalium, cesium, kalcium, strontium, krom och ytterbium. De har också bekräftat att ” det finns inte tillräckligt med tid att utforska alla intressanta saker som systemet kan avslöja.”- Sandro Stringarisuperfluid helium-4 har en BEC-komponent, vilket var långa hypoteser.,
fysiker fortsätter att sondera BECs, säger Proukakis, för efter årtionden av finjustering av sina metoder erbjuder experimenten utmärkt kontroll över materialet, och att göra BECs kräver utrustning som kan köpas utan att bryta ett forskningslaboratoriums budget. De potentiella belöningarna är höga: kreativa experiment isolerar den mest intressanta fysiken och visar ny weirdness på kvantskalan. ”Du kan manipulera dem mycket bra, experimentellt och isolera den mest intressanta fysiken”, säger Proukakis.