Fysikere foreslår en ny tilgang til Bose-Einstein-kondensering

Bose-Einstein-kondensater beskrives ofte som den femte tilstand af stof:Ved ekstremt lave temperaturer, gasatomer opfører sig som en enkelt partikel. De nøjagtige egenskaber ved disse systemer er notorisk vanskelige at studere. I journalen Fysisk gennemgangsbreve , kvantefysikeren Christian Schilling fra Ludwig Maximilian University München og hans samarbejdspartnere fra Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) har foreslået en ny tilgang til at beskrive disse kvantesystemer mere effektivt og omfattende.

Forskning i stoffets eksotiske tilstand går tilbage til Albert Einstein, der forudsagde den teoretiske eksistens af Bose-Einstein kondensat i 1924. "Mange forsøg blev gjort på at bevise deres eksistens eksperimentelt, " siger Dr. Carlos Benavides-Riveros fra Institut for Fysik ved MLU. Endelig, i 1995, det lykkedes forskere i USA at fremstille kondensaterne i forsøg. I 2001 modtog de Nobelprisen i fysik for deres arbejde. Siden da, fysikere over hele verden har arbejdet på måder til bedre at definere og beskrive disse systemer, som ville gøre det muligt at forudsige deres adfærd mere præcist.

Dette kræver normalt komplekse ligninger og modeller. "I kvantemekanikken, Schrödinger-ligningen bruges til at beskrive systemer med mange interagerende partikler. Men fordi antallet af frihedsgrader stiger eksponentielt, denne ligning er ikke let at løse. Dette er det såkaldte mange-legeme-problem, og at finde en løsning på dette problem er en af ​​de største udfordringer inden for teoretisk og beregningsfysik i dag, " forklarer Benavides-Riveros. Samarbejdet ledet af Schilling har nu fremsat en metode, der er forholdsvis enkel. "En af vores vigtigste indsigter er, at partiklerne i kondensatet kun interagerer i par, " siger medforfatter Jakob Wolff fra MLU. Dette gør det muligt at beskrive disse systemer ved hjælp af enklere og mere etablerede metoder.

"Vores teori er i princippet nøjagtig og kan anvendes på forskellige fysiske regimer og scenarier, for eksempel stærkt interagerende ultrakolde atomer. Og det ser ud til, at det også vil være en lovende måde at beskrive superledende materialer på, " slutter Jakob Wolff.