בוזה איינשטיין הוא מדינה של עניין המתרחשת חלקיקים מסוימים בטמפרטורות קרובות לאפס מוחלט. במשך זמן רב חשבו כי שלושת המצבים היחידים האפשריים של צבירת החומר הם מוצקים, נוזלים וגז.
ואז התגלה המדינה הרביעית: זו של פלזמה; ועיבוי בוס-איינשטיין נחשב למדינה החמישית. המאפיין האופייני הוא שהחלקיקים במעבה מתנהגים כמערכת קוונטית גדולה ולא כמו שהם נוהגים (כמערכת מערכות קוונטיות אינדיבידואליות או כקבוצת אטומים).
במילים אחרות, ניתן לומר כי כל מערך האטומים המרכיבים את מעובה הבוס-איינשטיין מתנהג כאילו היה אטום בודד.
מָקוֹר
כמו רבים מהתגליות המדעיות האחרונות, גם קיומה של העיבוי נסק לפני שהייתה עדות אמפירית לקיומו.
כך, אלברט איינשטיין וסטיאנדרה נאת בוס הם שניבאו תיאורטית את התופעה בפרסום משותף בשנות העשרים של המאה העשרים. הם עשו זאת תחילה עבור פוטונים ואחר כך עבור אטומים גזים היפותטיים.
ההפגנה על קיומה האמיתי לא הייתה אפשרית עד לפני כמה עשורים, אז היה אפשר לקרר מדגם לטמפרטורות נמוכות מספיק כדי לוודא שמה שהמשוואות שצפו היה נכון.
סטינדרה נאת בוס
להשיג
את עיבוי בוזה-איינשטיין הושג בשנת 1995 על ידי אריק קורנל, קרלו וויימן וולפגנג קטרל שבזכותו, בסופו של דבר היה שותף לפרס נובל לפיזיקה בשנת 2001.
כדי להשיג את עיבוי הבוס-איינשטיין הם השתמשו בסדרה של טכניקות ניסוי בפיזיקה אטומית, איתן הצליחו להגיע לטמפרטורה של 0.00000002 מעלות קלווין מעל אפס מוחלט (טמפרטורה נמוכה בהרבה מהטמפרטורה הנמוכה ביותר שנצפתה בחלל החיצון). .
אריק קורנל וקרלו וויימן השתמשו בטכניקות אלה על גז מדולל המורכב מאטומי רובידיום; וולפגנג קטרלה, מצידו, הפעיל אותם זמן קצר לאחר מכן על אטומי נתרן.
בוסונים
השם בוזון משמש לכבוד הפיזיקאי יליד האינדיאני סטיאנדרה נאת בוס. שני סוגים בסיסיים של חלקיקים יסודיים נחשבים בפיזיקת החלקיקים: בוזונים ופרמיונים.
מה שקובע אם החלקיק הוא בוזון או פרמיון הוא אם הסיבוב שלו הוא מספר שלם או מספר שלם שלם. בסופו של דבר, בוזונים הם החלקיקים האחראים להעברת כוחות האינטראקציה בין פרמיונים.
רק חלקיקים בוזוניים יכולים להיות במצב זה של עיבוי בוס-איינשטיין: אם החלקיקים שמתקררים הם פרמיונים, מה שמושג נקרא נוזל פרמי.
הסיבה לכך היא שבוזונים, שלא כמו פרמיונים, אינם צריכים לעמוד בעקרון ההדרה של פאולי, הקובע כי שני חלקיקים זהים אינם יכולים להיות באותו מצב קוונטי בו זמנית.
כל האטומים הם אותו אטום
במעבה של בוס-איינשטיין כל האטומים זהים לחלוטין. בדרך זו, מרבית האטומים במעבה הם באותה רמה קוונטית, ויורדים לרמת האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית.
בכך שהם חולקים את אותו מצב קוונטי וכולם בעלי אותה אנרגיה (מינימלית), האטומים אינם ניתנים להבדלה ומתנהגים כ"אטום-על "יחיד.
נכסים
העובדה שלכל האטומים יש תכונות זהות מניחה סדרה של תכונות תיאורטיות מסוימות: האטומים תופסים את אותו נפח, מפזרים אור באותו צבע ומרכיב מדיום הומוגני, בין מאפיינים אחרים.
תכונות אלה דומות לאלו של הלייזר האידיאלי, הפולט אור קוהרנטי (מרחבית וזמנית), אחיד, מונוכרומטי, שבו כל הגלים והפוטונים זהים לחלוטין ונעים באותו כיוון, באופן אידיאלי לא לְפַזֵר.
יישומים
האפשרויות שמציע מצב זה של חומר חדש הן רבות, חלקן מדהימות באמת. בין הנוכחי או בפיתוח, היישומים המעניינים ביותר של עיבולי Bose-Einstein הם הבאים:
- השימוש בו יחד עם לייזרי אטום ליצירת מבני ננו דיוק גבוהים.
- איתור עוצמת שדה הכבידה.
- ייצור שעונים אטומיים מדויקים ויציבים מאלו הקיימים כיום.
- הדמיות בקנה מידה קטן לחקר תופעות קוסמולוגיות מסוימות.
- יישומים של דופק ומוליכות על.
- יישומים הנגזרים מהתופעה המכונה אור איטי או אור איטי; לדוגמה, בטלפורטציה או בשדה מבטיח של מחשוב קוונטי.
העמקת הידע של מכניקת הקוונטים, ביצוע ניסויים מורכבים יותר ולא ליניאריים, כמו גם אימות תיאוריות מסוימות שנוסחו לאחרונה. קבלים מעניקים אפשרות לשחזר תופעות המתרחשות שנות אור במעבדות.
כפי שניתן לראות, עיבוי של בוס-איינשטיין יכול לשמש לא רק לפיתוח טכניקות חדשות, אלא גם כדי לעדן כמה טכניקות שכבר קיימות.
לא לשווא הם מציעים דיוק ואמינות רבה, וזה אפשרי עקב קוהרנטיות שלבית שלהם בשדה האטומי, המאפשר שליטה רבה על זמן ומרחקים.
לכן, עיבוי בוס-איינשטיין יכול להיות מהפכני כמו הלייזר עצמו פעם, מכיוון שיש להם תכונות רבות משותפות. עם זאת, הבעיה הגדולה שזה יקרה טמונה בטמפרטורה בה מיוצרים עיבודים אלה.
לפיכך, הקושי טמון הן במידת המסובך להשיג אותם וגם בתחזוקתם היקרה. מכל הסיבות הללו, נכון לעכשיו מרבית המאמצים מתמקדים ביישומם למחקר בסיסי.
בוס-איינשטיין עיבוי ופיזיקה קוונטית
הדגמת קיומם של עיבוי בוזה-איינשטיין הציעה כלי חשוב חדש ללימוד תופעות גופניות חדשות בתחומים מגוונים מאוד.
אין ספק כי הקוהרנטיות שלה ברמה המאקרוסקופית מאפשרת הן את המחקר והן את ההבנה ואת ההפגנה של חוקי הפיזיקה הקוונטית.
עם זאת, העובדה שטמפרטורות קרובות לאפס מוחלט נחוצות כדי להשיג מצב זה של חומר היא חסרון רציני בכדי להפיק יותר מהמאפיינים המדהימים שלו.
הפניות
- Bose - איינשטיין עיבוי (nd). בויקיפדיה. הוחזר ב- 6 באפריל 2018 מ- es.wikipedia.org.
- בוס - איינשטיין מתעבה. (nd) בויקיפדיה. הוחזר ב- 6 באפריל 2018 מ- en.wikipedia.org.
- אריק קורנל וקרל וויימן (1998). בוס-איינשטיין מעבה, "מחקר ומדע."
- A. Cornell & CE Wieman (1998). "הבוס - איינשטיין מעובה". סיינטיפיק אמריקן.
- בוסון (נ '). בויקיפדיה. הוחזר ב- 6 באפריל 2018 מ- es.wikipedia.org.
- בוסון (נ '). בויקיפדיה. הוחזר ב- 6 באפריל 2018 מ- en.wikipedia.org.