Bose–Einstein-kondenzáció

A Bose–Einstein-kondenzáció (BEK) bozonokból álló híg gáz állapotú anyag, mely le van hűtve az abszolút nulla fokhoz igen közeli hőmérsékletre. Ilyen körülmények között a bozonok nagy része a legalacsonyabb kvantumállapotot veszi fel, ahol a makroszkopikus kvantumjelenség figyelhető meg. Ez úgy állítható elő, hogy egy igen kis sűrűségű gázt lehűtenek, közel a normális légkör százezred részének sűrűségén, ultraalacsony hőmérsékleten. Ezt az állapotot először Albert Einstein és Satyendra Nath Bose jósolta meg 1924-25 körül.

Történet

Satyendra Nath Bose küldött egy tanulmányt Einsteinnek a fotonok kvantum statisztikájáról, a Planck-féle törvényből származtatva. Einsteinre nagy hatással volt a tanulmány, és lefordította angolból németre, majd ezt elküldte Bosének, hogy publikálja a Zeitschrift für Physik című német fizikai folyóiratban, amely le is közölte az írást. (Einstein kéziratáról azt hitték, hogy elveszett, de 2005-ben megtalálták a Leideni Egyetem könyvtárában).^[1] Később Einstein kiterjesztette Bose elgondolását két másik tanulmányban.^[2] Az együttműködés eredménye az úgynevezett Bose-gáz, a Bose–Einstein-statisztikából levezetve, mely egész spinnel rendelkező azonos részecskék statisztikai eloszlását írja le (ezeket most bozonnak hívjuk).

A bozonok, melyek közé a foton is tartozik, azonos részecskék esetén teljesen szimmetrikus, összetett kvantumállapotot alkotnak, ami miatt a Bose–Einstein-statisztikának engedelmeskednek. Einstein azt javasolta, hogy a bozon atomok igen alacsony hőmérsékletre történő lehűtésével azok egy a legalacsonyabban elérhető kvantumállapotba kerülnek, melynek eredményként az anyag egy új formája jön létre.

1938-ban Fritz London (1900–1954) amerikai fizikus javasolta, hogy a BEK-folyamatot szuperfolyékonyság létrehozására használják héliumatomoknál, valamint a szupravezetés létrehozására.^[3][4] 1995-ben állította elő az első gázkondenzátumot Eric Allin Cornell és Carl Wieman a coloradói egyetemen, ahol gázállapotú rubídiumatomokat hűtöttek le 170 nanokelvinre.^[5] Röviddel ezután Wolfgang Ketterle a MIT-nél demonstrálta a BEK fontos tulajdonságait. Ketterle, Cornell és Wieman 2001-ben Nobel-díjat kaptak munkásságukért.^[6] Hamarosan – 2010-ben – sok izotópot kondenzáltak, és később molekulákat és fotonokat is.^[7]

Jegyzetek

1. "Leiden University Einstein archive". Lorentz.leidenuniv.nl. 27 October 1920. Retrieved 23 March2011
2. Clark, Ronald W. (1971). Einstein: The Life and Times. Avon Books. pp. 408–409. ISBN 0-380-01159-X
3. F. London (1938). "The λ-Phenomenon of liquid Helium and the Bose–Einstein degeneracy". Nature. 141 (3571): 643–644. Bibcode:1938Natur.141..643L. doi:10.1038/141643a0.
4. London, F. Superfluids Vol.I and II, (reprinted New York: Dover 1964)
5. http://www.nist.gov/public_affairs/releases/bec_background.cfm
6. Levi, Barbara Goss (2001). "Cornell, Ketterle, and Wieman Share Nobel Prize for Bose–Einstein Condensates". Search & Discovery. Physics Today online. Archived from the original on 24 October 2007. Retrieved 26 January 2008.
7. J. Klaers; J. Schmitt; F. Vewinger & M. Weitz (2010). „Bose–Einstein condensation of photons in an optical microcavity”. Nature 468 (7323), 545–548. o. DOI:10.1038/nature09567. PMID 21107426. arXiv:1007.4088. Bibcode:2010Natur.468..545K.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Bose–Einstein condensate című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.