Yoğun Bose-Einstein kökenli, özellikleri ve uygulamaları



Bose-Einstein yoğunlaşması belirli parçacıklarda mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda meydana gelen bir madde halidir. Uzun zamandır maddenin üç olası birleşme durumunun katı, sıvı ve gaz olduğu düşünülmüştü..

Sonra dördüncü durum keşfedildi: plazma; ve Bose-Einstein yoğunlaşması beşinci durum olarak kabul edilir. Karakteristik özellik, kondensat partiküllerinin genellikle yaptıkları gibi büyük bir kuantum sistemi gibi davranmasıdır (bireysel kuantum sistemleri kümesi veya bir atom grubu olarak).

Başka bir deyişle, Bose-Einstein yoğunlaşmasını oluşturan bütün atom setinin, tek bir atommuş gibi davrandığı söylenebilir..

indeks

  • 1 Menşei
  • 2 Edinme
    • 2.1 Kozalaklar
    • 2.2 Bütün atomlar aynı atomdur
  • 3 Özellikler
  • 4 uygulama
    • 4.1 Yoğun Bose-Einstein ve kuantum fiziği
  • 5 Kaynakça

kaynak

En son yapılan bilimsel keşiflerin çoğu gibi, yoğunlaşmanın varlığı, varlığının ampirik bir kanıtı olmadan teorik olarak çıkarıldı..

Bu nedenle, bu fenomeni 1920'lerde ortak bir yayında teorik olarak öngören Albert Einstein ve Satyendra Nath Bose idi, bunu önce fotonlar için, sonra da varsayımsal gaz atomları için yaptılar..

Gerçek varlığının gösterilmesi birkaç on yıl öncesine kadar mümkün olmamıştı, bir numunenin beklenen denklemlerin doğru olduğunu ispatlamak için yeterince düşük sıcaklıklara soğutmanın mümkün olması mümkün değildi..

edinme

Bose-Einstein kondensatı, 1995 yılında Eric Cornell, Carlo Wieman ve Wolfgang Ketterle tarafından elde edildi; bu sayede, 2001'de Nobel Fizik Ödülü'nü paylaşacaktı..

Bose-Einstein kondensatını elde etmek için, atomik fiziğinde bir dizi deneysel teknik kullandılar; bununla birlikte, mutlak sıfırın üstündeki 0.00000002 derece Kelvin sıcaklığına (uzayda gözlenen en düşük sıcaklıktan çok daha düşük sıcaklık) ulaşmayı başardılar..

Eric Cornell ve Carlo Weiman, bu teknikleri rubidyum atomlarından oluşan seyreltilmiş bir gazda kullandı; Wolfgang Ketterle, kısa bir süre sonra sodyum atomlarına uyguladı..

Bozonlar

Boson ismi, Hindistan doğumlu fizikçi Satyendra Nath Bose'nin onuruna kullanılıyor. Parçacık fiziğinde, iki temel temel parçacık tipi göz önünde bulundurulur: bozonlar ve ferminyonlar.

Bir parçacığın bozon veya fermantasyon olup olmadığını belirleyen şey, dönüşünün tamsayı mı yoksa yarım tamsayı mı olduğudur. Sonuçta, bozonlar fermiyonlar arasındaki etkileşim kuvvetlerinin iletilmesinden sorumlu olan partiküllerdir..

Yalnızca Bosonik parçacıklar, bu Bose-Einstein yoğuşma durumuna sahip olabilir: eğer soğutulmuş parçacıklar fermantasyon ise, elde edilen şeye Fermi sıvısı denir..

Bunun nedeni, fermiyonlardan farklı olarak bozonların, Pauli'nin dışlama ilkesine uyması gerekmemesidir; bu, iki özdeş parçanın aynı anda aynı kuantum durumunda olamayacağını belirtir..

Tüm atomlar aynı atomdur

Bir Bose-Einstein yoğunlaşmasında tüm atomlar kesinlikle eşittir. Bu şekilde, çoğu yoğunlaşmış atom aynı kuantum seviyesindedir ve mümkün olan en düşük enerji seviyesine iner..

Bu aynı kuantum halini paylaşarak ve aynı (minimum) enerjiye sahip olan atomlar ayırt edilemez ve tek bir "süper" olarak davranırlar..

özellikleri

Tüm atomların aynı özelliklere sahip olması, bir dizi belirlenmiş teorik özellik öne sürmektedir: atomlar aynı hacimdedir, aynı renkteki ışığı yayar ve diğer özelliklerin yanı sıra homojen bir ortam oluşturur.

Bu özellikler, tüm dalgaların ve fotonların kesinlikle eşit olduğu ve aynı yöne hareket ettiği, tutarlı bir ışık yayan (mekansal ve zamansal), tek tip, monokromatik yayan ideal lazerin özelliklerine benzer; yayan.

uygulamaları

Bu yeni madde durumunun sunduğu olanaklar çoktur, bazıları gerçekten şaşırtıcıdır. Mevcut veya gelişmekte olan arasında, Bose-Einstein kondensatlarının en ilginç uygulamaları şunlardır:

- Yüksek hassasiyetli nano yapılar oluşturmak için atom lazerlerle birlikte kullanılması.

- Yerçekimi alan yoğunluğunun tespiti.

- Atomik saatlerin üretimi, şu anda var olanlardan daha kesin ve kararlı.

- Simülasyonlar, küçük çapta, belli kozmolojik olayların incelenmesi için.

- Süper akışkanlık ve süper iletkenlik uygulamaları.

- Olarak bilinen fenomenden türetilen uygulamalar yavaş ışık veya yavaş ışık; örneğin, ışınlanma veya umut verici kuantum hesaplama alanında.

- Kuantum mekaniği bilgisinin derinleştirilmesi, daha karmaşık ve doğrusal olmayan deneylerin yapılması ve son zamanlarda formüle edilen bazı teorilerin doğrulanması. Yoğuşmalar, ışık yıllarında meydana gelen laboratuar fenomenlerinde yeniden canlanma imkanı sunar.

Görebildiğiniz gibi, Bose-Einstein yoğunlaşmaları sadece yeni teknikler geliştirmek için değil, mevcut olan bazı teknikleri mükemmelleştirmek için de kullanılabilir..

Boşuna değil, atom alanındaki faz tutarlılıkları nedeniyle mümkün olan ve zaman ve mesafelerin mükemmel kontrolünü kolaylaştıran mümkün olan büyük hassasiyet ve güvenilirlik sunarlar..

Bu nedenle, Bose-Einstein yoğunlaşmaları, ortak birçok özelliğe sahip oldukları için, lazerin kendisi kadar devrimci olabilir. Bununla birlikte, bunun gerçekleşmesi için en büyük sorun, bu kondensatların üretildiği sıcaklıkta yatmaktadır..

Bu nedenle, zorluk hem onları elde etmenin ne kadar karmaşık olduğu hem de masraflı bakımlarında yatmaktadır. Bu nedenle, çabaların çoğu şu anda temel olarak temel araştırmalara uygulanmasına odaklanmaktadır..

Yoğun Bose-Einstein ve kuantum fiziği

Bose-Einstein kondensatlarının varlığının gösterilmesi, çok çeşitli alanlarda yeni fiziksel olayların incelenmesi için yeni ve önemli bir araç sunmuştur..

Makroskobik seviyede tutarlılığının kuantum fiziği yasalarının hem çalışılmasını, hem anlaşılmasını hem de gösterilmesini kolaylaştırdığına kuşku yok..

Bununla birlikte, bu maddenin durumuna ulaşmak için mutlak sıfıra yakın sıcaklıkların gerekli olması, inanılmaz özelliklerinden en iyi şekilde yararlanmak için ciddi bir rahatsızlıktır..

referanslar

  1. Bose-Einstein'ın yoğunlaşması (n.d.). Wikipedia'da. Es.wikipedia.org adresinden 6 Nisan 2018 tarihinde alındı..
  2. Bose-Einstein yoğunlaşması. (n.d.) Wikipedia'da. En.wikipedia.org adresinden 6 Nisan 2018 tarihinde alındı..
  3. Eric Cornell ve Carl Wieman (1998). Yoğunlaştırılmış Bose-Einstein, "Araştırma ve Bilim".
  4. A. Cornell ve C. E. Wieman (1998). "Bose-Einstein condenste". Bilimsel Amerikan.
  5. Bosón (n.d.) Wikipedia'da. Es.wikipedia.org adresinden 6 Nisan 2018 tarihinde alındı..
  6. Boson (n.d.) Wikipedia'da. En.wikipedia.org adresinden 6 Nisan 2018 tarihinde alındı..