Състояние На Материята: Кондензат Бозе-Айнщайн

{h1}

Кондензатът на бозе-айнщайн е състояние на материята, при което изключително студени атоми се съединяват и действат така, сякаш представляват един атом.

От петте състояния, в които може да се намира материята, кондензатът Бозе-Айнщайн е може би най-загадъчният. Газовете, течностите, твърдите вещества и плазмите бяха добре проучени десетилетия, ако не и векове; Кондензатите на Бозе-Айнщайн не са създадени в лабораторията до 90-те години.

Кондензатът на Бозе-Айнщайн е група от атоми, охладени до косъм с абсолютно нула. Когато достигнат тази температура, атомите почти не се движат един спрямо друг; те почти нямат свободна енергия за това. В този момент атомите започват да се съединяват и влизат в същите енергийни състояния. Те стават идентични от физическа гледна точка и цялата група започва да се държи така, сякаш това е един атом.

За да направите кондензат Бозе-Айнщайн, започвате с облак дифузен газ. Много експерименти започват с атоми на рубидий. След това го охлаждате с лазери, като използвате лъчите, за да отнемете енергия от атомите. След това, за да ги охладят допълнително, учените използват изпарително охлаждане. „С кондензат [Бозе-Айнщайн] започвате от неразредно състояние, където кинетичната енергия е по-голяма от потенциалната енергия“, казва Ксуедун Ху, професор по физика в университета в Буфало. "Охлаждате го, но той не образува решетка като твърдо вещество."

Вместо това атомите попадат в еднакви квантови състояния и не могат да бъдат разграничени един от друг. В този момент атомите започват да се подчиняват на така наречените статистики на Бозе-Айнщайн, които обикновено се прилагат за частици, които не можете да разграничите, например фотони.

Теория и откритие

Кондензатите на Бозе-Айнщайн бяха предсказани за първи път теоретично от Satyendra Nath Bose (1894-1974), индийски физик, който откри и субатомната частица, наречена за него, бозона. Босе работеше върху статистическите проблеми в квантовата механика и изпращаше идеите си до Алберт Айнщайн. Айнщайн ги смята за достатъчно важни, за да ги публикува. Както е важно, Айнщайн видя, че математиката на Бозе - по-късно известна като статистика на Бозе-Айнщайн - може да бъде приложена както към атомите, така и към светлината.

Това, което двамата откриха, е, че обикновено атомите трябва да имат определени енергии - всъщност една от основите на квантовата механика е, че енергията на атом или друга субатомна частица не може да бъде произволна. Ето защо електроните например имат дискретни „орбитали“, които трябва да заемат, и защо те излъчват фотони със специфична дължина на вълната, когато падат от едно орбитално или енергийно ниво, в друго. Но охладете атомите до милиардна степен от абсолютна нула и някои атоми започват да падат в същото енергийно ниво, ставайки неразличими.

Ето защо атомите в кондензат Бозе-Айнщайн се държат като "супер атоми". Когато човек се опита да измери къде се намира, вместо да вижда дискретни атоми, човек вижда повече от размита топка.

Всички други материални състояния следват принципа на изключване на Паули, наречен за физика Волфганг Паули. Паули (1900-1958 г.) е швейцарски и американски теоретичен физик, роден в Австрия и един от пионерите на квантовата физика. Казва, че фермионите - видовете частици, които съставляват материя - не могат да бъдат в идентични квантови състояния. Ето защо, когато два електрона са в една и съща орбитала, техните завъртания трябва да са противоположни, така че да се добавят до нула. Това от своя страна е една от причините химията да работи по същия начин и една причина атомите да не могат да заемат едно и също пространство едновременно. Кондензатите на Бозе-Айнщайн нарушават това правило.

Въпреки че теорията казва, че такива състояния на материята трябва да съществуват, Ерик А. Корнел и Карл Е. Вийман, двамата от Съвместния институт за лабораторна астрофизика (JILA) в Боулдър, Колорадо и Волфганг Кеттерле, от Масачузетският технологичен институт, успя да направи такава, за която получи 2001 г. Нобелова награда по физика.

През юли 2018 г. експеримент на борда на Международната космическа станция охлажда облак от атоми на рубидий до десет милионна степен над абсолютната нула, произвеждайки кондензат Бозе-Айнщайн в космоса. Експериментът също сега държи рекорда за най-студения обект, който познаваме в космоса, макар че това все още не е най-студеното нещо, което човечеството някога е създало.

Допълнителни ресурси

  • Конденсат Бозе-Айнщайн: Какво е това и откъде се появи идеята?
  • Кондензат Бозе-Айнщайн - най-готиното място във Вселената
  • Обявяване на Нобеловата награда за физика за 2001 г.


Видео Добавка: .




Изследване


6 Звездни Места За Наблюдение На Небето В Сащ
6 Звездни Места За Наблюдение На Небето В Сащ

Мръсното „Чисто Гориво“: Защо Въглищата От Замърсяване С Природен Газ (Op-Ed)
Мръсното „Чисто Гориво“: Защо Въглищата От Замърсяване С Природен Газ (Op-Ed)

Наука Новини


Древните И Съвременните Европейци Имат Изненадваща Генетична Връзка
Древните И Съвременните Европейци Имат Изненадваща Генетична Връзка

Най-Щастливият Фотограф В Света Може Да Е Доказал Астрофизиците Правилно
Най-Щастливият Фотограф В Света Може Да Е Доказал Астрофизиците Правилно

Една Трета От Деветмесечните Деца, Които Вече Са С Наднормено Тегло Или С Наднормено Тегло
Една Трета От Деветмесечните Деца, Които Вече Са С Наднормено Тегло Или С Наднормено Тегло

Рак На Матката Убива Повече Американски Жени, С Най-Тежък Хит На Черните Жени
Рак На Матката Убива Повече Американски Жени, С Най-Тежък Хит На Черните Жени

Животните Имат Личности, Твърде
Животните Имат Личности, Твърде


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com