Av Doug Bennett – Uppdaterad 24 mars 2022
År 1924 formaliserade Satyendra Nath Bose fotonernas statistiska beteende, en upptäckt som Einstein utvidgade 1925 till alla bosoner – partiklar med heltalsspinn. Medan bosoner vid vardagstemperaturer beter sig som vanliga gaser, förutspådde Einstein att en dramatisk fasövergång skulle inträffa vid temperaturer som närmar sig absolut noll:Bose–Einstein-kondensatet (BEC).
Temperaturen, mätt på Kelvin-skalan, återspeglar den genomsnittliga kinetiska energin hos atomer. Absolut noll—–459°F (0K)—är den teoretiska gränsen där atomrörelsen upphör. I praktiken produceras BEC vid temperaturer som är mindre än 100 miljondelar av en grad över denna gräns, en regim som tidigare var omöjlig att uppnå i laboratoriet.
1995 uppnådde Eric Cornell och Carl Wieman den landmärke demonstrationen av en BEC genom att kyla 2 000 rubidium-87 atomer till under en nanokelvin (1×10⁻⁹K). Detta genombrott gav dem 2001 års Nobelpris i fysik och öppnade en ny gräns inom forskning om ultrakall materia.
När gasen kyls, växer deBroglie-våglängderna för atomerna och överlappar så småningom. När detta inträffar förlorar atomerna sina individuella identiteter och smälter samman till ett enda kvanttillstånd - en "superatom". Denna koherenta materiavåg beter sig på många sätt som en laser, men med atomer istället för fotoner.
Inom en BEC fungerar atomer som en enhetlig vågfunktion och uppvisar makroskopiska kvantfenomen som superfluiditet och interferensmönster. Även om forskningen fortfarande är i ett tidigt skede, förutser forskarna tillämpningar som sträcker sig från precisionssensorer till kvantsimulering av komplexa system, potentiellt transformerande teknologi och vår förståelse av universum.
