Материалы с необычными свойствами

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог материалов

Конденса?т Бо?зе — Эйнште?йна — агрегатное состояние материи, основу которой составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю.
Конденсат Бозе-Эйнштейна.

Описание

Конденса?т Бо?зе — Эйнште?йна — 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 состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне.

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.

Это явление было предсказано в 1925 году А. Эйнштейном, как результат обобщения работы Ш. Бозе.

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.

Немецкие учёные из Физико-технического университета (Physikalisch-Technische Bundesanstalt – PTB) впервые сумели получить конденсат Бозе-Эйнштейна  из атомов щелочноземельного металла. Оказалось, что у нового для данного элемента состояния – необычные свойства, которые могут найти практическое применение.
В статье, вышедшей в Physical Review Letters, авторы нынешнего открытия пишут, что изначально они взяли около 2 х 106 атомов кальция. Их поймали в магнитно-оптическую ловушку, охладили до 20 микрокельвинов, а затем поместили в оптические щипцы. (Препринт статьи находится на сайте arXiv.org.)
Ослабление сдерживающих сил привело к испарению горячих атомов. В это же время оставшиеся атомы охлаждались ещё больше. По достижении критической температуры (200 нанокельвинов) порядка 2 x 104 из 105 атомов образовали чистый конденсат.
Ранее конденсат Бозе-Эйнштейна в основном получали из атомов щелочных металлов (первым в 1995 году стал рубидий). Это состояние вещества интересно тем, что позволяет наблюдать квантово-механические эффекты на макроуровне. Говоря упрощённо, при температурах, близких к абсолютному нулю, атомы больше нельзя считать сферами, они начинают вести себя как волны.
Как и обыкновенные волны, они накладываться друг на друга, и так одновременно взаимодействует до миллиона атомов. Образуя общую гигантскую по атомным масштабам волну, они начинают вести себя как макрообъект. К слову, он может достигать в поперечнике один миллиметр.

Конденсат из атомов подвержен влиянию извне, так что на его основе можно создавать высокочувствительные интерферометры. Но "обычные" конденсаты плохи тем, что обладают широким так называемым оптическим переходом – реакцией на воздействие лучей света с определёнными параметрами. В то же время теоретические расчёты говорили, что щелочноземельные металлы (например кальций или стронций) дают конденсат, который имеет куда более узкий оптический переход, способный повысить чувствительность аппаратуры. 

 

Отрасли создания материала

 

Отрасли использования материала

 

Примеры

Конденсат Бозе-Эйнштейна предлагают использовать в спутниковых приборах.

Физико-технический класс материала Показать

Необычные свойства


Стартовая страница  О системе  Технические требования  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2009 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина