Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Egenskaber ved Bose Einstein Condensate

Bose-Einstein-kondensater er først forudsagt af Albert Einstein, og repræsenterer et mærkeligt arrangement af atomer, der ikke blev godkendt i laboratorier indtil 1995. Disse kondensater er sammenhængende gasser, der er skabt ved temperaturer, der er koldere end man kan finde overalt i naturen. Inden for disse kondensater mister atomer deres individuelle identiteter og fusioner for at danne det, der undertiden omtales som et "superatom."

Bose-Einstein kondensatteori

Satyendra Nath Bose studerede i 1924 tanken om, at lyset rejste i små pakker, nu kendt som fotoner. Han definerede visse regler for deres adfærd og sendte dem til Albert Einstein. I 1925 forudsagde Einstein, at de samme regler ville gælde for atomer, fordi de også var bosoner, der havde et heltalspin. Einstein udarbejdede sin teori og opdagede, at ved næsten alle temperaturer ville der være lille forskel. Imidlertid fandt han, at der ved meget kolde temperaturer skulle forekomme noget mærkeligt - Bose-Einstein-kondensatet.

Bose-Einstein kondensat temperatur

Temperatur er simpelthen et mål for atombevægelsen. Hotte varer består af atomer, der bevæger sig hurtigt, mens kolde varer består af atomer, der bevæger sig langsomt. Mens hastigheden af ​​de enkelte atomer varierer, forbliver gennemsnitshastigheden af ​​atomerne konstant ved en given temperatur. Når man diskuterer Bose-Einstein-kondensater, er det nødvendigt at bruge temperaturskalaen Absolute eller Kelvin. Absolut nul er lig med -459 grader Fahrenheit, den temperatur, hvor alle bevægelser ophører. Imidlertid danner Bose-Einstein-kondensater kun ved temperaturer mindre end 100 millioner af en grad over absolut nul.

Dannelse af Bose-Einstein-kondensater

Som forudsagt af Bose-Einstein-statistikker ved meget lave temperaturer , findes de fleste atomer i en given prøve på samme kvantniveau. Da temperaturer nærmer sig absolut nul, falder flere og flere atomer ned til deres laveste energiniveau. Når dette sker, mister disse atomer deres individuelle identitet. De bliver overlejret over hinanden og sammenblandes i en uadskillelig atomblok, kendt som et Bose-Einstein-kondensat. Den koldeste temperatur, der findes i naturen, findes i dyb rum, omkring 3 grader Kelvin. I 1995 kunne Eric Cornell og Carl Wieman imidlertid afkøle en prøve på 2.000 Rubidium-87 atomer til mindre end 1 milliardedel af en grad over absolut nul, hvilket genererede et Bose-Einstein-kondensat for første gang.

Bose-Einstein kondensategenskaber

Som atomer er kølige, opfører de sig mere som bølger og mindre som partikler. Når de er afkølet, udvides deres bølger og begynder at overlappe hinanden. Dette ligner damp kondensering på et låg, når det koges. Vandet klumper sammen for at danne en dråbe vand eller kondensat. Det samme sker med atomer, kun det er deres bølger, der fusionerer sammen. Bose-Einstein-kondensater ligner laserlys. Imidlertid er i stedet for fotoner, der opfører sig ensartet, de atomer der eksisterer i perfekt union. Som en dråbe vand kondenserer fusionerne med lavenergistofferne sammen for at danne en tæt, uadskillelig klump. Fra og med 2011 begynder forskerne lige at studere de ukendte egenskaber hos Bose-Einstein-kondensater. Ligesom med laseren vil forskerne uden tvivl opdage mange anvendelser for dem, der vil gavne videnskab og menneskehed.

Klik for at udvide hele teksten