Wolna encyklopedia

Dane dotyczące rozkładu prędkości potwierdzające odkrycie nowego stanu skupienia materii, kondensatu Bosego-Einsteina powstałego z gazu składającego się z atomów rubidu. Kolory odpowiadają liczbom atomów w danym zakresie prędkości – czerwony oznacza mniejszą liczbę, biały większą. Lewy: tuż przed pojawieniem się kondensatu Bosego-Einsteina. Środkowy: zaraz po otrzymaniu kondensatu. Prawy: Po dalszym parowaniu pozostała próbka prawie czystego kondensatu. Nachylenie zbocza szczytu musi być łagodne, bo inaczej złamana zostałaby zasada nieoznaczoności: Błąd określenia pozycji atomów jest niewielki i dlatego błąd pomiaru pędu (prędkości) musi być odpowiednio większy, aby ich iloczyn był większy niż stała

Kondensacja Bosego-Einsteina – efekt kwantowy zachodzący w układach podległych rozkładowi Bosego-Einsteina. W temperaturach niższych od temperatury krytycznej część cząstek (bozonów) przechodzi w zerowy stan pędowy – cząstki te mają identyczny pęd. Oznacza to, że w zerowej objętości przestrzeni pędów może znajdować się niezerowa liczba cząstek. Mówimy wtedy o makroskopowym obsadzeniu stanu podstawowego. Efektem kondensacji jest kolektywne zachowanie wszystkich cząstek biorących w niej udział (w przybliżeniu wszystkie zachowują się jak jedna cząstka). Należy podkreślić, że nie chodzi tu o kondensację w zwykłym sensie w przestrzeni położeniowej - cząstki nie znajdują się w jednym miejscu, lecz o "kondensację" cząstek w przestrzeni pędów - znaczna ilość cząstek ma taki sam pęd. Rozkład przestrzenny cząstek "skondensowanych" pozostaje równomierny (jeśli nie ma pól zewnętrznych). W kondensacie Bosego-Einsteina zachodzi zjawisko nadciekłości. Kondensat opisywany jest w przybliżeniu nieliniowym równaniem Grossa-Pitajewskiego. Rówanie to posiada rozwiązania solitonowe, o wielkim znaczeniu eksperymentalnym. Występują zarówno "jasne" jak i "ciemne" rozwiązania solitonowe. Przybliżenie można polepszyć stosując rachunek zaburzeń - teorię Bogolibowa.

Zjawisko przewidziane przez indyjskiego fizyka Satyendrę Natha Bosego i Alberta Einsteina w 1924, a po raz pierwszy zaobserwowane w 1995 dla rzadkiego, alkalicznego metalu – rubidu 87 (⁸⁷Rb) – przez zespół badawczy z Boulder (Kolorado), a późniejszych laureatów nagrody Nobla Erica Cornella, Wolfganga Ketterlego i Carla Wiemana. Kondensat Bosego-Einsteina zaobserwowano również dla sodu 23 (²³Na) (własności falowe tego kondensatu opisał Wolfgang Ketterle w 1997) i litu 7 (⁷Li). Pierwszy polski kondensat rubidu 87 otrzymany został 2 marca 2007 w Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej (KL FAMO) w Toruniu.

Liczba cząstek znajdujących się w fazie kondensacji opisana jest przez równanie:

gdzie:

• N₀ – ilość czastek, która uległa kondensacji

• N – całkowita liczba cząstek

• T – temperatura kondensatu

• T_C – temperatura krytyczna

Zobacz też:

• Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki za 2001 rok.
• Statystyka Bosego-Einsteina (bozony)