Бозе-конденсат | это... Что такое Бозе-конденсат? (original) (raw)

Бозе-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 T c — критическая температура, n — концентрация частиц, m — масса, h — постоянная Планка, k B — постоянная Больцмана, ζ — Дзета-функция Римана $~\left[ \zeta \left( {3/2} \right) = 2,6124...\right].$

Ссылки

Слежка за бозе-конденсатом Компьютерра
Бозе-Эйнштейна конденсация Физическая энциклопедия

Термодинамические состояния вещества
Физика: Твёрдое тело • Жидкость • Газ • Плазма
Твёрдое тело	Аморфное • Кристаллическое • Аэрогель
Жидкость	Жидкости • Ртуть • Электролиты • Расплавы
Газ	Газы • Пар
Плазма	Кварк-глюонная плазма
Переходные точки	Твёрдое тело / Жидкость (Точка плавления) • Жидкость / Газ (Точка кипения) • Тройная точка • Критическая точка • Лямбда-точка
Термодинамические фазыквантовой жидкости	Сверхтекучая жидкость • Сверхтекучее твёрдое тело
Дисперсные системы	Истинный раствор • Коллоид • Грубодисперсная система • Свободнодисперсная коллоидная система (дым, золь)
См. также	Сверхкритическая жидкость • Вырожденное вещество • Конденсат Ферми — Дирака • Конденсат Бозе — Эйнштейна • Странная материя • Уравнение состояния • Кривая охлаждения • Квантовая жидкость • Термодинамическая фаза • Фазовый переход • Теория катастроф • Твёрдый гелий

Wikimedia Foundation.2010.

Полезное

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

Бозе-конденсат — (то же, что Бозе Эйнштейна конденсация) фазовый переход в идеальном бозе газе (квантовом газе частиц с целым спином, например, одноатомные газы с атомами, содержащими четное число нуклонов (ядро гелия с 4 нуклонами), газ фотонов), заключающийся в … Начала современного естествознания
Конденсат Бозе — Эйнштейна — Конденсат Бозе Эйнштейна агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля). В таком сильно охлаждённом… … Википедия
БОЗЕ-ГАЗ — (по имени инд. физика Ш. Бозе (Sh. Bose)), квантовый газ из микрочастиц с нулевым или целочисл. спином, подчиняющийся Бозе Эйнштейна статистике. Б. г. из невзаимодействующих ч ц наз. и д е а л ь н ы м Б. г. К Б. г. относятся газ фотонов, а также… … Физическая энциклопедия
Конденсат Бозе — Эта статья должна быть полностью переписана. На странице обсуждения могут быть пояснения. Конденсат Бозе Эйнштейна агрегатное состояние … Википедия
Бозе-эйнштейновский конденсат — Конденсат Бозе Эйнштейна 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… … Википедия
Конденсат Бозе-Эйнштейна — Конденсат Бозе Эйнштейна 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… … Википедия
Бозе-Эйнштейна конденсация — Конденсат Бозе Эйнштейна 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… … Википедия
Бозе-конденсация — Конденсат Бозе Эйнштейна 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… … Википедия
БОЗЕ-ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ — (бозе конденсация) квантовое явление, состоящее в том, что в системе из большого числа частиц, подчиняющихся Бозе Эйнштейна статистике (бозе газ или бозе жидкость), при темп pax ниже вырождения температуры в состоянии с нулевым имяульсом… … Физическая энциклопедия
БОЗЕ — ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ — БОЗЕ ЭЙНШТЕЙНА КОНДЕНСАЦИЯ, фазовый переход в идеальном бозе газе, заключающийся в переходе макроскопически большого числа частиц в состояние с нулевым импульсом; происходит при низкой температуре, когда длина волны де Бройля (см. ВОЛНЫ ДЕ… … Энциклопедический словарь