תמצית מוצא בוז-איינשטיין, תכונות ויישומים

ה בוז-איינשטיין מעובה זהו מצב של חומר המתרחש בחלקיקים מסוימים בטמפרטורות הקרובות לאפס המוחלט. במשך זמן רב חשבו כי רק שלושה מצבי צבירה אפשריים של החומר היו מוצקים, נוזליים וגזים.

ואז נתגלתה המדינה הרביעית: פלסמה; ואת מעבה Bose-Einstein נחשב המדינה החמישית. המאפיין האופייני הוא כי חלקיקים מעובה מתנהגים כמו מערכת קוונטית גדולה במקום כפי שהם עושים בדרך כלל (כמו מערכת של מערכות קוונטיות בודדים או כקבוצה של אטומים).

במילים אחרות, ניתן לומר כי כל סט האטומים המרכיבים את מעבה בוז-איינשטיין מתנהג כאילו היה אטום יחיד.

אינדקס

• 1 מוצא
• 2 קבלת
  • 2.1 הבוזונים
  • 2.2 כל האטומים הם אותו אטום
• 3 מאפיינים
• 4 יישומים
  • 4.1 תמצית בוז-איינשטיין ופיזיקה קוונטית
• 5 הפניות

מוצא

כמו רבים מן התגליות המדעיות האחרונות, קיומו של העיבוי נחקק תיאורטית לפני שהיו ראיות אמפיריות לקיומה.

לפיכך, אלברט איינשטיין וסאטינדרה נאת 'בוס, אשר תיאורטית ניבאו תופעה זו בפרסום משותף בשנות העשרים, הם עשו זאת לראשונה במקרה של פוטונים ולאחר מכן במקרה של אטומים גזי היפותטיים.

ההפגנה של קיומו האמיתי לא הייתה אפשרית אלא לפני כמה עשרות שנים, כאשר היה אפשר לקרר מדגם לטמפרטורות נמוכות מספיק כדי להוכיח שמה שהמשוואות הצפויות היה נכון.

השגת

עיבוי בוז-איינשטיין התקבל בשנת 1995 על ידי אריק קורנל, קרלו Wieman ו וולפגנג Ketterle אשר בזכות זה, היה בסופו של דבר שיתוף פרס נובל לפיזיקה בשנת 2001.

כדי להשיג את עיבוי בוז-איינשטיין, הם השתמשו בסדרת שיטות ניסיוניות בפיסיקה אטומית, שבה הם הצליחו להגיע לטמפרטורה של 0.00000002 מעלות קלווין מעל האפס המוחלט (הטמפרטורה הרבה יותר נמוכה מהטמפרטורה הנמוכה ביותר שנצפתה בחלל החיצון)..

אריק קורנל וקרלו ויימן השתמשו בטכניקות אלה בגז מדולל המורכב מאטומי רובידיום; מצדו, וולפגנג קטרל מיישם אותם זמן קצר לאחר מכן על אטומי נתרן.

הבוזונים

שם בוסון משמש לכבוד הפיזיקאי יליד הודו Satyendra Nath Bose. בפיסיקה של חלקיקים, שני סוגים בסיסיים של חלקיקים בסיסיים נחשבים: בוזונים ופירמיונים.

מה קובע אם חלקיק הוא בוזון או פרמיון הוא אם הספין שלו הוא שלם או שלם שלם. בסופו של דבר, הבוזונים הם החלקיקים האחראים להעברת כוחות האינטראקציה בין פרמיונים.

רק החלקיקים הבוסוניים יכולים להיות במצב זה של עיבוי בוז-איינשטיין: אם החלקיקים המצוננים הם פרמיונים, מה שהושג נקרא נוזל פרמי..

זאת משום שבוזונים, בניגוד לפרמיונים, אינם חייבים לציית לעקרון ההדרה של פאולי, הקובע כי שני חלקיקים זהים אינם יכולים להיות באותו מצב קוונטי באותו זמן.

כל האטומים הם אותו אטום

במעבדת Bose-Einstein כל האטומים שווים לחלוטין. בדרך זו, רוב האטומים המורכבים נמצאים באותה רמה קוונטית, יורדים לרמת האנרגיה הנמוכה ביותר האפשרית.

על ידי שיתוף באותו מצב קוונטי שיש כל אנרגיה זהה (מינימלי), האטומים הם בלתי ניתנים להבחנה ולהתנהג כמו "superatom".

מאפיינים

העובדה שלכל האטומים יש מאפיינים זהים מניחה שורה של תכונות תיאורטיות נחושות: האטומים תופסים נפח זהה, מפזרים אור באותו צבע ומהווים מדיום הומוגני, בין מאפיינים אחרים.

מאפיינים אלה דומים לאלה של לייזר אידיאלי, אשר פולט אור קוהרנטי (במרחב ובזמן), אחיד, מונוכרומטי, שבו כל הגלים והפוטונים הם שווים לחלוטין לנוע באותו כיוון, ולכן באופן אידיאלי לא להתפזר.

יישומים

האפשרויות המוצעות על ידי מצב זה של חומר חדש הן רבות, כמה באמת מדהים. בין הנוכחי או בפיתוח, היישומים המעניינים ביותר של מעבות Bose-Einstein הם כדלקמן:

- השימוש בו יחד עם לייזרים אטום ליצור דיוק גבוהה ננו מבנים.

- איתור עוצמת שדה הכבידה.

- ייצור שעונים אטומיים מדויק ויציב יותר מאלו הקיימים כיום.

- סימולציות, בקנה מידה קטן, לחקר תופעות קוסמולוגיות מסוימות.

- יישומים של superluluidity ומוליכות-על.

- יישומים הנגזרים מהתופעה המכונה אור איטי או איטי; למשל, בטלפורטציה או בתחום המבטיח של מחשוב קוונטי.

- העמקת הידע של מכניקת הקוונטים, ביצוע ניסויים מורכבים יותר ולא ליניארי, כמו גם אימות של תיאוריות מסוימות שנוסחו לאחרונה. את condensates מציעים את האפשרות ליצור מחדש את המעבדות תופעות לקרות לאור שנים.

כפי שאתה יכול לראות, את Bose-Einstein מעובה יכול לשמש לא רק כדי לפתח טכניקות חדשות, אלא גם כדי מושלמת כמה טכניקות שכבר קיימים.

לא לשווא הם מציעים דיוק ואמינות רב, וזה אפשרי בשל עקביות פאזה שלהם בתחום האטומי, אשר מאפשר שליטה רבה על זמן ומרחקים.

לכן, את Bose-Einstein condens יכול להיות מהפכני כמו לייזר עצמו היה, שכן יש להם מאפיינים רבים במשותף. עם זאת, הבעיה הגדולה עבור זה להתרחש טמונה הטמפרטורה שבה אלה מעובה מיוצרים.

לכן, הקושי טמון הן כמה מסובך הוא להשיג אותם ואת תחזוקה יקר שלהם. לכן, רוב המאמצים כיום מתמקדים בעיקר ביישומה למחקר בסיסי.

תמצית בוז-איינשטיין ופיזיקה קוונטית

ההפגנה על קיומם של מעכבי בוז-איינשטיין הציעה כלי חדש וחשוב לחקר תופעות פיזיות חדשות באזורים מגוונים מאוד.

אין ספק כי הקוהרנטיות שלו ברמה המקרוסקופית מקלה הן על המחקר, ההבנה וההוכחה של חוקי הפיזיקה הקוונטית.

עם זאת, העובדה טמפרטורות קרוב אפס מוחלט יש צורך להשיג מצב זה של החומר הוא אי נוחות רצינית כדי להפיק את המרב המאפיינים המדהימים שלה..

הפניות

1. מעובה של בוז-איינשטיין (n.d). בוויקיפדיה. אוחזר ב -6 באפריל 2018, מ es.wikipedia.org.
2. בוז-איינשטיין מעובה. (n.d) בוויקיפדיה. ב -6 באפריל 2018, מתוך en.wikipedia.org.
3. אריק קורנל וקארל ווימן (1998). תמצית בוז-איינשטיין, "מחקר ומדע".
4. A. Cornell & C. E. Wieman (1998). "קונדנסט בוז-אינשטיין". סיינטיפיק אמריקן.
5. בוסון (n.d). בוויקיפדיה. אוחזר ב -6 באפריל 2018, מ es.wikipedia.org.
6. בוסון (n.d). בוויקיפדיה. ב -6 באפריל 2018, מתוך en.wikipedia.org.