Förutspådda av Albert Einstein representerar Bose-Einstein-kondensat ett konstigt arrangemang av atomer som inte verifierades i laboratorier fram till 1995. Dessa kondensat är sammanhängande gaser, skapade vid temperaturer som är kallare än vad som finns överallt i naturen. Inom dessa kondensat förlorar atomer sina individuella identiteter och slås samman för att bilda det som ibland kallas "superatom".
Bose-Einstein kondensatteori
Satyendra Nath Bose studerade 1924 tanken att ljuset reste i små paket, nu kända som fotoner. Han definierade vissa regler för sitt beteende och skickade dem till Albert Einstein. År 1925 förutspådde Einstein att samma regler skulle gälla för atomer eftersom de också var bosoner, som hade ett heltalsspinn. Einstein utarbetade sin teori och upptäckte att vid nästan alla temperaturer skulle det finnas liten skillnad. Han fann emellertid att vid extremt kalla temperaturer skulle något mycket konstigt inträffa - Bose-Einstein-kondensatet.
Bose-Einstein kondensat temperatur
Temperaturen är helt enkelt ett mått på atomrörelsen. Heta föremål består av atomer som rör sig snabbt, medan kalla föremål består av atomer som rör sig långsamt. Medan hastigheten hos enskilda atomer varierar, fortsätter medeltemperaturen för atomerna konstant vid en given temperatur. Vid diskussion av Bose-Einstein-kondensat är det nödvändigt att använda temperaturskalan Absolut eller Kelvin. Absolut noll är lika med -459 grader Fahrenheit, temperaturen vid vilken all rörelse upphör. Emellertid bildar Bose-Einstein-kondensat endast vid temperaturer mindre än 100 miljoner av en grad över absolut noll.
Forming av Bose-Einstein-kondensat
Som förutspådd av Bose-Einstein-statistiken vid mycket låga temperaturer , de flesta atomer i ett givet prov existerar på samma kvantnivå. När temperaturer närmar sig Absolut noll, sjunker allt fler atomer till sin lägsta energinivå. När detta inträffar, förlorar dessa atomer sin individuella identitet. De överlagras över varandra och sammanför sig i en oskiljbar atomblock, känd som ett Bose-Einstein-kondensat. Den kallaste temperaturen som finns i naturen finns i djupt utrymme, ca 3 grader Kelvin. Men 1995 kunde Eric Cornell och Carl Wieman avkyla ett urval av 2000 Rubidium-87 atomer till mindre än 1 miljardth av en grad över Absolut noll, vilket genererar ett Bose-Einstein-kondensat för första gången.
När atomerna är kalla, beter sig de mer som vågor och mindre som partiklar. När de kyls nog, växer deras vågor och börjar överlappa varandra. Detta liknar ångkondensering på ett lock när det kokas. Vattnet klumps samman för att bilda en droppe vatten eller kondensat. Detsamma gäller med atomer, bara det är deras vågor som sammanfogar varandra. Bose-Einstein kondensat liknar laserljus. I stället för fotoner som uppträder på ett enhetligt sätt är det emellertid de atomer som existerar i perfekt fackförening. Liksom en droppe vatten kondensera, förenar lågenerginatomen samman för att bilda en tät, oskiljbar klump. Från och med 2011 börjar forskare precis studera de okända egenskaperna hos Bose-Einstein-kondensat. Precis som med lasern, kommer forskarna utan tvekan att upptäcka många användningsområden för dem som kommer att gynna vetenskap och mänsklighet.
