Бозе-эйнштейновский конденсат

Бозе-эйнштейновский конденсат

Конденса́т Бозе́ — Эйнште́йна — агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне.

Теоретически предсказан как следствие из законов квантовой механики Альбертом Эйнштейном на основе работ Шатьендраната Бозе в 1925 году. 70 лет спустя, в 1995 году, первый бозе-конденсат был получен в Объединённом институте лабораторной астрофизики (JILA) (относящемся к Университету штата Колорадо в Боулдере и Национальному институту стандартов) Эриком Корнеллом и Карлом Виманом. Учёные использовали газ из атомов рубидия, охлаждённый до 170 нанокельвин (нК). За эту работу им, совместно с Вольфгангом Кеттерле из Массачусетсского технологического института, была присуждена Нобелевская премия по физике 2001 года.

Введение

Не следует путать с сверхтекучей жидкостью.

Конденсаты — это чрезвычайно низкотемпературные жидкости со свойствами, которые в настоящий момент не до конца понятны. Этот феномен является непосредственным проявлением законов квантовой механики, согласно которым система может получать энергию только дискретно. Если система находится при настолько низких температурах, что пребывает в наинизшем энергетическом состоянии, то она уже не в состоянии уменьшить свою энергию даже за счёт трения. Без трения жидкость легко преодолевает гравитационное притяжение благодаря молекулярному сцеплению жидкости со стенками сосуда и занимает наиболее выгодное положение — вне сосуда.

Теория

Замедление атомов с использованием охлаждающей аппаратуры позволяет получить сингулярное квантовое состояние, известное как конденсат Бозе, или Бозе — Эйнштейна. Это явление было предсказано в 1925 году А. Эйнштейном, как результат обобщения работы Ш. Бозе, где строилась статистическая механика для частиц, начиная от безмассовых фотонов до обладающих массой атомов (рукопись Эйнштейна, считавшаяся утерянной, была обнаружена в библиотеке Лейденского университета в 2005 году). Результатом усилий Бозе и Эйнштейна стала концепция Бозе газа, подчиняющегося статистике Бозе — Эйнштейна, которая описывает статистическое распределение тождественных частиц с целым спином, называемых бозонами. Бозоны, которыми являются, например, и отдельные элементарные частицы — фотоны, и целые атомы, могут находиться друг с другом в одинаковых квантовых состояниях. Эйнштейн предположил, что охлаждение атомов — бозонов до очень низких температур заставит их перейти (или, по-другому, сконденсироваться) в наинизшее возможное квантовое состояние. Результатом такой конденсации станет возникновение новой формы вещества.

Этот переход возникает ниже критической температуры, которая для однородного трёхмерного газа, состоящего из невзаимодействующих частиц без каких-либо внутренних степеней свободы, определяется формулой

T_c  = \left( {\frac{n}{{\zeta \left({3/2}\right)}}} \right)^{2/3}\frac{{h^2}}{{2 \pi m k_B}},

где Tc — критическая температура, n — концентрация частиц, m — масса, h — постоянная Планка, kB — постоянная Больцмана, ζ — Дзета-функция Римана ~\left[ \zeta \left( {3/2} \right) = 2,6124...\right].

Ссылки



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужно сделать НИР?

Полезное


Смотреть что такое "Бозе-эйнштейновский конденсат" в других словарях:

  • Конденсат Бозе — Эта статья должна быть полностью переписана. На странице обсуждения могут быть пояснения. Конденсат Бозе  Эйнштейна  агрегатное состояние …   Википедия

  • Статистическая физика —         раздел физики, задача которого выразить свойства макроскопических тел, т. е. систем, состоящих из очень большого числа одинаковых частиц (молекул, атомов, электронов и т.д.), через свойства этих частиц и взаимодействие между ними.… …   Большая советская энциклопедия

  • БЭК — безэховая камера Источник: http://www.regnum.ru/expnews/185062.html БЭК боевая эксплуатация кораблей морск. Словарь: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом… …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • 2010 год в науке — 2008 – 2009  2010  2011 – 2012 См. также: Другие события в 2010 году 2010 год в СНГ объявлен Годом науки и инноваций.[1] Содержание 1 …   Википедия

  • Список научных публикаций Альберта Эйнштейна — Альберт Эйнштейн (1879 1955) был известным специалистом по теоретической физике, который наиболее известен как разработчик общей и специальной теорий относительности. Он также внёс большой вклад в развитие статистической механики, особенно… …   Википедия

  • Эйнштейн, Альберт — Запрос «Эйнштейн» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Альберт Эйнштейн Albert Einstein …   Википедия

  • Эйнштейн А. — Альберт Эйнштейн Albert Einstein Дата рождения: 14 марта 1879 Место рождения …   Википедия

  • Эйнштейн Альберт — Альберт Эйнштейн Albert Einstein Дата рождения: 14 марта 1879 Место рождения …   Википедия

  • Эйнштейн — Эйнштейн, Альберт Альберт Эйнштейн Albert Einstein Дата рождения …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»