Możliwość przejścia materii w taki kondensat teoretycznie została przewidziana przez Alberta Einsteina i Satyendrę Natha Bose'go już ponad 80 lat temu. Nikt jednak przewidywań teoretycznych geniuszy nie potrafił urzeczywistnić w laboratorium.
Kondensat Bosego-Einsteina powstaje w szczególnych warunkach - w skrajnie niskich temperaturach, rzędu 0,000 000 001 kelwina (powyżej zera bezwzględnego) i w wysokiej próżni. "Ten stan materii nie mógłby w sposób naturalny zaistnieć nigdzie we Wszechświecie - powiedział po odkryciu Cornell - tak więc próbka w naszym laboratorium jest jedyną próbką we Wszechświecie, chyba że istnieje w jakimś laboratorium innego układu planetarnego" (warto przypomnieć, że najniższa naturalna temperatura występująca we Wszechświecie wynosi 3 K). W takich warunkach trzeba utrzymać w jednym miejscu chmurę atomów za pomocą specjalnej pułapki - magnetycznej bądź laserowej. Wszystkie atomy schłodzone do tak niskiej temperatury znajdują się wtedy w jednym podstawowym stanie kwantowym - o najniższej energii. Oznacza to, że atomy te, w liczbie 5-10 mln, które w normalnych temperaturach poruszają się chaotycznie, w kondensacie zachowują się identycznie, tak jakby były jednym wielkim atomem (niektórzy fizycy mówią "superatomem"). W takim stanie materii nie można odróżnić jednego atomu od drugiego - wszystkie są identyczne i znajdują się w tym samym miejscu.
Oświetlając wiązką laserową kondensat Bosego-Einsteina, udało się za pomocą kamery CCD uzyskać obraz jego cienia. Kolory odpowiadają stopniowi absorpcji światła: natężenie czerwieni jest proporcjonalne do gęstości atomów; kolor niebieski to tzw. negatywna absorpcja, czyli przezroczystość materii. Zdjęcie z lewej - 120 000 atomów w temperaturze 590 nK (590 miliardowych stopnia powyżej zera bezwzględnego), z prawej - 20 000 atomów w temperaturze 100 nK. Badany kondensat miał kształt zbliżony do kuli i średnicę około 3 mikrometrów
Praca magisterska z UMK w Toruniu
pt. Swobodna ekspansja kondesatu bosego - Eisteina o skończonej temperaturze poza rezimeme Thomasa Fermiego
http://www.fizyka.umk.pl/famo/filess/romaric.pdf
W marcu 2007 roku w Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej otrzymany został pierwszy w Polsce kondensat Bosego-Einsteina. Osiągnięcie to jest efektem pracy polskich fizyków pod kierunkiem prof. dr hab. Wojciecha Gawlika z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, w składzie Wojciech Gawlik, Jerzy Zachorowski i Andrzej Noga z Uniwersytetu Jagiellońskiego, Franciszek Bylicki i Michał Zawada z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, Włodzimierz Jastrzębski z Instytutu Fizyki PAN w Warszawie, Jacek Szczepkowski z Pomorskiej Akademii Pedagogicznej w Słupsku. W pracach nad kondensatem uczestniczył również Marcin Witkowski – absolwent kierunku Fizyka Uniwersytetu Opolskiego, obecnie asystent w Instytucie Fizyki UO.
Twórcy kondensatu Bosego-Einsteina
Od prawej: W. Jastrzębski, F. Bylicki, W. Gawlik, J. Szczepkowski,
A. Noga,M. Zawada,J. Zachorowski, M. Witkowski
Kondensat Bosego-Einsteina jest bardzo egzotycznym stanem materii, który może zostać osiągnięty przez atomy należące do grupy cząstek zwanych bozonami. Twórcami teorii kondensatu są Satyendra Bose i Albert Einstein. Choć teoria ta powstała już w 1924 roku to do jej praktycznej realizacji doszło dopiero w roku 1995. Pierwsi dokonali tego Eric Cornell i Carl Wieman na Uniwersytecie w Boulder (Kolorado) oraz Wolfgang Ketterle w MIT, za co w 2001 otrzymali nagrodę Nobla. Powodem, dla którego na kondensat trzeba było czekać przez ponad 70 lat były trudności techniczne w jego realizacji. Kondensat Bosego-Einsteina jest bowiem stanem materii istniejącym w bardzo niskich temperaturach rzędu 0,0000001 K. Można śmiało powiedzieć, że jest to temperatura najniższa we Wszechświecie (poza kilkoma laboratoriami fizyków). By schłodzić atomy do tak niskiej temperatury potrzeba było bardzo zaawansowanych technik laserowego chłodzenia oraz pułapkowania atomów oraz bardzo wysokiej próżni, w której taki kondensat powstaje. Metody chłodzenia atomów zostały rozwinięte w latach 80-tych i 90-tych przez fizyków uhonorowanych za swe badania nagrodą Nobla w 1997 roku.
Kondensacja Bosego-Einsteina w toruńskim laboratorium
Kondensacja Bosego-Einsteina jest jednym z najważniejszych zjawisk, w których przejawia się falowa natura atomów, i w których możemy obserwować efekty kwantowe w skali makroskopowej jest więc niezastąpionym narzędziem do badania podstaw najgłębszej teorii fizycznej, jaką jest mechanika kwantowa. Oprócz badania podstaw teorii fizycznych kondensat Bosego-Einsteina wykorzystuje się również praktycznie w wielu dziedzinach nauki. Otrzymanie kondensatu pozwoliło m. in. na skonstruowanie pierwszego lasera atomowego będącego źródłem spójnych fal materii.
Link http://www.marcin.skyhost.pl/kondensat-bosego-einsteina/
Kolejna praca magisterska z Torunia
http://www.fizyka.umk.pl/famo/filess/gartman.pdf
pt. Kondensat Bosego- Eisteina w sieci optycznej
W rmach populararyzacji wywołuje temat i oczekuje w swoim błędnym przeświadczeniu reakcji fizyków salonowych nawet na relację źródłową PAP
Kejow
Działam głównie w samotności piszę pracuję - staram się robić to co lubię. Poszukuję nowości przy pewnym konserwatywnym podejściu i racjonalnym spojrzeniu - ale nie omijam słowa fantazja. lex brevem esse oportet quo facilius ab imperitis teneatur - przepis prawny powinien być zwięzły, aby ludzie z nim nie obeznani tym łatwiej go przestrzegali, łatwiej mogli go zapamiętać ------------------------
Nowości od blogera
Inne tematy w dziale Technologie
