Конденсат Бозе-Эйнштейна
Конденсат Бозе-Эйнштейна (КЭБ) - это то, что происходит с разбавленным газом, когда он становится очень холодным, близким к абсолютному нулю (0 К, что равно -273 °C или -459,67 °F). Он образуется, когда частицы, из которых он состоит, имеют очень низкую энергию. Только бозоны могут создавать конденсат Бозе-Эйнштейна. Газ имеет чрезвычайно низкую плотность, примерно в одну стотысячную от плотности обычного воздуха.
Конденсат Бозе-Эйнштейна - это изменение состояния. Когда материя находится в состоянии BEC, она имеет нулевую вязкость. Сверхтекучесть и сверхпроводимость тесно связаны с BEC-состоянием материи.
Теория
Частицы обладают энергией. Они могут обладать большой энергией и дико скакать, как в газах; обладать меньшей энергией и течь, как жидкость; или обладать еще меньшей энергией, как твердое тело. Если отнять у частицы достаточно энергии, то можно получить мельчайшую или наименьшую возможную энергию. Это конденсат Бозе-Эйнштейна. В результате все частицы становятся абсолютно одинаковыми, и вместо того, чтобы беспорядочно разлетаться в разные стороны, они разлетаются вверх и вниз совершенно одинаково, образуя нечто, называемое "гигантской волной материи".
История
Конденсат Бозе-Эйнштейна был впервые предложен Сатьендрой Натхом Бозе и Альбертом Эйнштейном в 1924-25 годах. Семьдесят лет спустя его существование было доказано. Эрик Корнелл и Карл Виман создали первый конденсат Бозе-Эйнштейна в 1995 году в Университете Колорадо. Затем Корнелл, Виман и Вольфганг Кеттерле из Массачусетского технологического института получили Нобелевскую премию по физике 2001 года.
Эксперименты
Обычно, чтобы получить достаточно холодный конденсат Бозе-Эйнштейна, необходимо сначала поймать бозон в ловушку с помощью магнитов, а затем, отразив от них лазеры, отобрать всю их энергию (лазерное охлаждение). Но это все равно не дает достаточно низких температур. Некоторые частицы все еще будут сильно подпрыгивать, и только некоторые будут лежать спокойно. Затем магнитное поле медленно опускается понемногу, чтобы выпустить более быстро прыгающие частицы. В результате внутри остаются только самые холодные и медленные атомы.
Вопросы и ответы
В: Что такое конденсат Бозе-Эйнштейна?
О: Конденсат Бозе-Эйнштейна - это состояние материи, которое возникает, когда разбавленный газ становится очень холодным, около абсолютного нуля, а составляющие его частицы имеют очень низкую энергию. Только бозоны могут образовывать конденсат Бозе-Эйнштейна.
В: При какой температуре образуется конденсат Бозе-Эйнштейна?
О: Конденсат Бозе-Эйнштейна образуется, когда разбавленный газ становится очень холодным, около абсолютного нуля, что равно -273,15 °C или -459,67°F.
В: Какие типы частиц могут образовывать конденсат Бозе-Эйнштейна?
О: Только бозоны могут образовывать конденсат Бозе-Эйнштейна.
В: Какова плотность конденсата Бозе-Эйнштейна?
О: Плотность конденсата Бозе-Эйнштейна составляет примерно одну стотысячную плотности обычного воздуха.
В: Является ли конденсат Бозе-Эйнштейна изменением состояния?
О: Да, конденсат Бозе-Эйнштейна - это изменение состояния.
В: Какова вязкость материи в состоянии BEC?
О: Когда материя находится в состоянии БЭК, она имеет нулевую вязкость.
В: Какова связь между сверхтекучестью, сверхпроводимостью и BEC-состоянием материи?
О: Сверхтекучесть и сверхпроводимость тесно связаны с BEC-состоянием материи.
