Конденсат Бозе-Эйнштейна: что такое «пятое состояние материи»?

Конденсат Бозе-Эйнштейна, который иногда называют «пятым состоянием материи», представляет собой состояние вещества, возникающее, когда частицы, называемые бозонами, охлаждаются почти до абсолютного нуля (-273,15 градусов по Цельсию или -460 градусов по Фаренгейту).

При таких низких температурах частицам не хватает энергии, чтобы переместиться в положения, которые могут вызвать интерференцию их различных квантовых характеристик друг с другом.

Без разницы в энергии, разделяющей частицы, вся группа приобретает одну и ту же квантовую идентичность, фактически превращаясь в единое облако «суперчастиц», действующее по своим собственным правилам.

Как был открыт конденсат Бозе-Эйнштейна?

На заре квантовой физики, в начале 20 века, индийский физик и математик Сатьендра Нат Бозе переосмыслил статистику взаимосвязи между светом и температурой, применив последние достижения квантовой теории.

После проверки своей теории с Альбертом Эйнштейном новая интерпретация Бозе стала известна как статистика Бозе-Эйнштейна, концепция, которая стала фундаментальной в математике, и позволяет нам отличать определенные частицы друг от друга, когда они находятся в этом облаке суперчастиц.

Бозе также дал свое имя классу частиц, называемых бозонами, который включает в себя элементы из Стандартной модели физики элементарных частиц, такие как фотоны и глюоны.

Эйнштейн расширил статистику Бозе, чтобы описать не только световые волны, но и атомику, что привело к предсказаниям, что группы отдельных бозонов могут иметь общие квантовые состояния при понижении температуры.

Наконец, теория получила практическое подтверждение в 1995 году, когда совокупность атомов рубидия-87 — больших частиц, которые квалифицируются как бозоны — были успешно охлаждены в эксперименте до 170 нанокельвинов. Физики Эрик Корнелл, Вольфганг Кеттерле и Карл Виман разделили Нобелевскую премию по физике 2001 года за свою работу.

Факты верны и актуальны на момент публикации. Текст и изображения могут быть изменены, удалены или добавлены по решению редакции, чтобы информация оставалась актуальной.

Источники: Фото: Компьютерная модель конденсата Бозе-Эйнштейна показывает волнообразную структуру атомов вблизи абсолютного нуля. (NASA/NIST)