보스 - 아인슈타인 응축 절대 영도 부근의 온도에서 소정의 입자 발생 물질의 상태이다. 오랫동안 물질의 응집 상태는 고체, 액체 및 기체의 세 가지 상태 밖에 없다고 생각되었습니다.
그 후 네 번째 상태가 발견되었습니다 : 플라즈마의 상태; Bose-Einstein 응축수는 다섯 번째 상태로 간주됩니다. 특징적인 특성은 응축수의 입자가 보통처럼 (개별 양자 시스템 집합 또는 원자 그룹으로) 대신 큰 양자 시스템으로 동작한다는 것입니다.
즉, 보스-아인슈타인 축합 물을 구성하는 전체 원자 세트가 마치 단일 원자처럼 행동한다고 말할 수 있습니다.
유래
최근의 많은 과학적 발견과 마찬가지로 응축수의 존재는 그 존재에 대한 경험적 증거가 있기 전에 이론적으로 추론되었습니다.
따라서 1920 년대 공동 출판물에서 이론적으로이 현상을 예측 한 사람은 Albert Einstein과 Satyendra Nath Bose였습니다.
실제 존재의 증명은 방정식이 예상 한 것이 사실인지 확인할 수있을만큼 충분히 낮은 온도로 샘플을 냉각 할 수 있었던 수십 년 전까지 만해도 불가능했습니다.
사티 엔 드라 나스 보스
구하기
Bose-Einstein 응축수는 1995 년 Eric Cornell, Carlo Wieman 및 Wolfgang Ketterle에 의해 획득되었으며, 덕분에 2001 년 노벨 물리학상을 받게되었습니다.
보스-아인슈타인 응축수를 달성하기 위해 그들은 일련의 원자 물리학 실험 기술을 사용하여 절대 영도보다 0.00000002도 켈빈 온도 (우주에서 관찰되는 최저 온도보다 훨씬 낮은 온도)에 도달했습니다. .
Eric Cornell과 Carlo Weiman은 루비듐 원자로 구성된 희석 가스에 이러한 기술을 사용했습니다. 그의 부분에서 볼프강 Ketterle은 곧이어 나트륨 원자에 그것들을 적용했습니다.
Bosons
boson이라는 이름은 인도 태생의 물리학 자 Satyendra Nath Bose를 기리기 위해 사용되었습니다. 입자 물리학에서는 두 가지 기본 유형의 기본 입자 인 boson과 ferminions를 고려합니다.
입자가 보손인지 페르미온인지 결정하는 것은 스핀이 정수인지 반 정수인지 여부입니다. 궁극적으로 보손은 페르미온 간의 상호 작용 힘을 전달하는 역할을 담당하는 입자입니다.
보소닉 입자 만이이 상태의 보스-아인슈타인 응축수를 가질 수 있습니다. 냉각 된 입자가 페르미온 인 경우 달성되는 것을 페르미 액체라고합니다.
이는 페르미온과 달리 boson이 두 개의 동일한 입자가 동시에 동일한 양자 상태에있을 수 없다는 Pauli 배제 원칙을 충족 할 필요가 없기 때문입니다.
모든 원자는 같은 원자
Bose-Einstein 응축수에서 모든 원자는 절대적으로 동일합니다. 이런 식으로 응축수에있는 대부분의 원자는 동일한 양자 수준에 있으며 가능한 가장 낮은 에너지 수준으로 내려갑니다.
이 동일한 양자 상태를 공유하고 모두 동일한 (최소) 에너지를 가짐으로써 원자는 구별 할 수 없으며 단일“슈퍼 원자”처럼 행동합니다.
속성
모든 원자가 동일한 특성을 갖는다는 사실은 일련의 특정 이론적 특성을 가정합니다. 원자는 동일한 부피를 차지하고 동일한 색상의 빛을 산란시키고 다른 특성 중에서 균일 한 매질이 형성됩니다.
이러한 특성은 모든 파동과 광자가 절대적으로 동일하고 동일한 방향으로 이동하는 일관된 빛 (공간 및 시간), 균일 한 단색을 방출하는 이상적인 레이저의 특성과 유사합니다. 소멸.
응용
이 새로운 물질 상태가 제공하는 가능성은 많고, 일부는 정말 놀랍습니다. 현재 또는 개발중인 Bose-Einstein 응축액의 가장 흥미로운 응용 분야는 다음과 같습니다.
-원자 레이저와 함께 사용하여 고정밀 나노 구조를 만듭니다.
-중력장의 강도 감지.
-현재 존재하는 것보다 더 정확하고 안정적인 원자 시계를 생산합니다.
-특정 우주 현상 연구를위한 소규모 시뮬레이션.
-초 유동성 및 초전도성 응용.
-느린 빛 또는 느린 빛으로 알려진 현상에서 파생 된 응용 프로그램; 예를 들어, 순간 이동 또는 양자 컴퓨팅의 유망한 분야에서.
-양자 역학에 대한 지식 심화, 더 복잡하고 비선형적인 실험 수행, 최근 공식화 된 특정 이론 검증. 응축수는 실험실에서 광년 거리에서 발생하는 현상을 재현 할 수있는 가능성을 제공합니다.
보시다시피 Bose-Einstein 축합 물은 새로운 기술을 개발할뿐만 아니라 이미 존재하는 일부 기술을 개선하는 데에도 사용할 수 있습니다.
헛되지는 않지만 시간과 거리를 크게 제어 할 수있는 원 자장에서의 위상 일관성으로 인해 가능한 뛰어난 정밀도와 신뢰성을 제공합니다.
따라서 Bose-Einstein 응축액은 공통된 속성이 많기 때문에 레이저 자체가 예전처럼 혁신적 일 수 있습니다. 그러나 이것이 발생하는 큰 문제는 이러한 응축 물이 생성되는 온도에 있습니다.
따라서 어려움은 그것들을 얻는 것이 얼마나 복잡하고 비용이 많이 드는 유지 보수에 있습니다. 이러한 모든 이유로 현재 대부분의 노력은 기본 연구에 주로 적용됩니다.
Bose-Einstein 응축 물 및 양자 물리학
Bose-Einstein 응축수의 존재에 대한 입증은 매우 다양한 영역에서 새로운 물리적 현상을 연구하는 데 중요한 새로운 도구를 제공했습니다.
거시적 수준에서의 일관성이 양자 물리학 법칙의 연구와 이해 및 입증을 촉진한다는 것은 의심의 여지가 없습니다.
그러나이 물질 상태를 달성하려면 절대 영도에 가까운 온도가 필요하다는 사실은 놀라운 특성을 최대한 활용하기위한 심각한 결점입니다.
참고 문헌
- Bose – 아인슈타인 응축수 (nd). Wikipedia에서. es.wikipedia.org에서 2018 년 4 월 6 일에 검색 함.
- Bose – 아인슈타인 응축. (nd) Wikipedia에서. en.wikipedia.org에서 2018 년 4 월 6 일에 검색 함.
- Eric Cornell과 Carl Wieman (1998). Bose-Einstein Condensates, "연구 및 과학."
- A. Cornell & CE Wieman (1998). "보스 – 아인슈타인 응축수". Scientific American.
- Boson (nd). Wikipedia에서. es.wikipedia.org에서 2018 년 4 월 6 일에 검색 함.
- Boson (nd). Wikipedia에서. en.wikipedia.org에서 2018 년 4 월 6 일에 검색 함.