응축 된 Bose-Einstein 기원, 속성 및 응용

그 보스 - 아인슈타인 응축수 그것은 절대 0에 가까운 온도에서 특정 입자에서 발생하는 물질의 상태입니다. 오랫동안 물질의 가능한 3 가지 응집 상태는 고체, 액체 및 기체 였다고 생각되었다..

그런 다음 네 번째 상태가 발견되었습니다 : 혈장; Bose-Einstein 응축 물은 다섯 번째 상태로 간주됩니다. 특징적인 특성은 응축 입자가 일반적으로하는 것처럼 큰 양자 시스템처럼 행동한다는 것입니다 (개별 양자 시스템 세트 또는 원자 그룹으로).

다시 말해, Bose-Einstein 응축 물을 구성하는 원자 세트 전체가 하나의 원자처럼 행동한다고 말할 수 있습니다.

색인

원산지

가장 최근의 많은 과학적 발견들과 마찬가지로, 응축수의 존재는 경험적 증거가 있기 전에 이론적으로 추론되었다.

따라서 이론적으로 1920 년대의 공동 발표에서 이러한 현상을 이론적으로 예측 한 것은 Albert Einstein과 Satyendra Nath Bose였다. 그들은 광자의 경우 처음으로, 그리고 가상의 기체 원자.

수십 년 전까지는 실제 존재를 증명할 수 없었습니다. 예를 들어 예상 된 방정식이 사실인지 증명할 수있을만큼 낮은 온도로 샘플을 냉각 할 수 있었을 때입니다.

Bose-Einstein 응축 물은 Eric Cornell, Carlo Wieman 및 Wolfgang Ketterle에 의해 1995 년에 얻어졌으며,이 덕분에 2001 년에 노벨 물리학상을 공유하게되었다..

Bose-Einstein 응축수를 얻기 위해 원자 물리학에서 일련의 실험 기법을 사용하여 절대 영도 (우주에서 관찰 된 가장 낮은 온도보다 훨씬 낮은 온도)에서 0.00000002도 켈빈 온도에 도달했습니다..

에릭 코넬 (Eric Cornell)과 카를로 바이만 (Carlo Weiman)은 루비듐 원자로 구성된 희석 가스에서이 기술을 사용했다. 그의 입장에서 볼프강 케터 렐은 잠시 후에 나트륨 원자를 사용했다..

보손이라는 이름은 인도 태생의 물리학자인 Satyendra Nath Bose에게 경의를 표하여 사용됩니다. 입자의 물리학에서 기본 입자의 두 가지 기본 유형이 고려됩니다 : 보손 (bosons)과 ferminions.

입자가 보손인지 또는 페르미온인지를 결정하는 것은 스핀이 정수인지 또는 반 정수인지 여부입니다. 궁극적으로 보손은 페르미 간의 상호 작용력 전달에 책임이있는 입자이다.

bosonic 입자 만이 Bose-Einstein 응축 물의 상태를 가질 수 있습니다. 냉각 된 입자가 페르미온 인 경우 달성되는 것은 페르미 액체라고합니다..

이것은 보손들이 페르미온과는 달리 파울리의 배제 원칙을 따를 필요가 없기 때문에 두 개의 동일한 입자가 동시에 같은 양자 상태에있을 수 없다고 말하기 때문이다.

Bose-Einstein 응축액에서 모든 원자는 절대적으로 동일합니다. 이러한 방식으로, 대부분의 응축 된 원자는 가능한 한 가장 낮은 에너지 수준으로 하강하는 동일한 양자 수준에있다..

이 동일한 양자 상태를 공유하고 모든 동일한 (최소) 에너지를 가짐으로써 원자는 구별 할 수 없으며 단일 "초 원자"처럼 행동한다..

모든 원자가 동일한 성질을 가진다는 사실은 일련의 결정 론적 특성을 가정한다 : 원자는 동일한 부피를 차지하고, 같은 색의 빛을 산란하며, 다른 특성들 중에서 균일 한 매질을 구성한다.

이러한 특성은 모든 파장과 광자가 절대적으로 동일하고 동일한 방향으로 움직이는 일관된 빛 (공간적 및 시간적), 균일 한 단색광을 방출하는 이상적인 레이저의 특성과 유사하므로 이상적으로는 없습니다 흩어지다.

이 새로운 상태의 가능성에 의해 제공되는 가능성은 매우 크고, 정말 놀랍습니다. 현재 또는 개발중인 Bose-Einstein 응축 물의 가장 흥미로운 적용 분야는 다음과 같습니다 :

- 고정밀 나노 구조를 만들기 위해 원자 레이저와 함께 사용.

- 중력장 검출.

- 현재 원자 시계보다 정확하고 안정적인 원자 시계 제조.

- 특정 우주 현상의 연구를위한 작은 규모의 시뮬레이션.

- 초 유체 및 초전도의 응용.

- 응용 현상에서 파생 된 느린 빛 또는 천천히 빛; 예를 들어 순간 이동이나 양자 컴퓨팅의 유망한 분야에서.

- 양자 역학에 대한 지식을 심화시키고보다 복잡하고 비선형적인 실험을 수행하며 최근에 공식화 된 특정 이론을 검증합니다. 응축 물은 빛이 발생하는 현상을 실험실에서 재현 할 수있는 가능성을 제공합니다.

보시다시피, Bose-Einstein 응축 물은 새로운 기술을 개발하는 것뿐만 아니라 이미 존재하는 몇 가지 기술을 완성하는 데에도 사용될 수 있습니다.

헛된 것이 아니라 원자의 분야에서 위상 일관성으로 인해 가능한 높은 정밀도와 신뢰성을 제공하므로 시간과 거리를 효과적으로 제어 할 수 있습니다.

따라서 Bose-Einstein 응축 물은 많은 특성을 공유하고 있기 때문에 레이저 자체만큼이나 혁명적 일 수 있습니다. 그러나 이것이 발생하는 큰 문제는이 응축수가 생성되는 온도에 있습니다.

따라서, 어려움은 그것들을 얻는 것이 얼마나 복잡하고 값 비싼 유지 보수에있다. 따라서 대부분의 노력은 현재 기초 연구에 주로 적용됩니다.

Bose-Einstein 응축 물의 존재를 증명하는 것은 매우 다양한 분야에서 새로운 물리 현상을 연구하기위한 새롭고 중요한 도구를 제공했다.

거시적 차원에서의 일관성이 양자 물리학의 법칙에 대한 연구, 이해 및 증명을 용이하게한다는 것은 의심의 여지가 없다..

그러나 물질의 상태를 달성하기 위해 절대 온도에 가까운 온도가 필요하다는 사실은 그 놀라운 특성을 최대한 활용하는 데 심각한 불편을 겪습니다..

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