Boseho-Einsteinov kondenzát: Rozdiel medzi revíziami

fixy
(fixy)
== Objav ==
 
Boseho-Einsteinov kondenzát bol teoreticky predpovedaný [[Šatendranáth Bose|Satyendrom Nathom Bosem]] a [[Albert Einstein|Albertom Einsteinom]] v roku 1924-25. Po niekoľkých neúspešných pokusoch o publikáciu práce zaoberajúcej sa štatistikou svetelných kvánt (v súčasnosti známa ako [[Boseho-Einsteinova štatistika]]) oslovil Bose priamo Einsteina, ktorý prácu preložil z angličtiny do nemčiny. Následne prácu v mene Boseho poslal do časopisu Zeitschrift für Physik, kde aj bola uverejnená (originálny rukopis Einsteinovej práce sa považoval za stratený, bol znovuobjavený v roku 2005 v knižnici na univerzite v Leidene). Einstein neskôr rozšíril pôvodné Boseho nápady na hmotné častice a publikoval ďalšie dve práce. Bose a Einstein tak spoločne zaviedli do súčasnej fyziky pojem Boseho-Einsteinovej štatistiky popisujúcej štatistické rozdelenie identických častíc s celočíselným spinom (častice nazývané na počesť Boseho ako bozóny). Bozónické častice, zahŕňajúce napríklad [[fotón]], [[atóm]]y, či [[hélium]]-4, môžu zdieľať jeden spoločný kvantový stav. Ich zchladením na veľmi nízke teploty dosiahneme, že väčšina častíc obsadí jeden jediný stav s najnižšou energiou, čím zformujúsformujú práve Boseho-Einsteinov kondenzát. Tento mechanizmus bol v roku 1938 navrhnutý [[Fritz London|Fritzom Londonom]] ako možné vysvetlenie supratekutosti v [[hélium|héliu-4]] a supravodivosti. V tomto prípade ale v skutočnosti dochádza v dôsledku interakcii medzi atómami ku kondenzácii iba približne 8% atómov do základného stavu. Priame pozorovanie Boseho-Einsteinovho kondenzátu je tak v tomto systéme veľmi problematické.
 
Experimentálne bol Boseho-Einsteinov kondenzát realizovaný až 5. 6. 1995 [[Eric Cornell|Ericom Cornellom]] a [[Carl Edwin Wieman|Carlom Wiemanom]] z Univerzity v Colorade v Boulderi NIST - JILA laboratóriu za použitia plynu rubídiových atómov ochladenýchchladených na teplotu 170 nanokelvinov (nK)<ref>{{Citácia [6]elektronického dokumentu|titul=Bose-Einstein Condensate: A New Form of Matter|url=https://www.nist.gov/news-events/news/2001/10/bose-einstein-condensate-new-form-matter|vydavateľ=NIST|dátum vydania=2001-10-09|dátum prístupu=2019-12-19|jazyk=en|priezvisko=swenson|meno=}}</ref>, za čo v roku 2001 spolu s [[Wolfgang Ketterle|Wolfgangom Ketterlem]] z [[MIT]] získali Nobelovú cenu za fyziku. [7] V novembri 2010 bol vyprodukovaný prvý fotonický Boseho-Einsteinov kondenzát.
 
== Príprava ==
Obvyklá metóda prípravy Boseho-Einsteinovho kondenzátu pozostáva z dvoch fáz:
 
* Najprv sa atómy zachytené magneticko-optickou pascou predchladia pomocou laseru. Chladenie pomocou laseru, ale naráža na teplotný limit (typicky asi 100 μK), ktorý zabráňujezabraňuje ďalšiemu ochladeniu.
 
* Stredná priemerná rýchlosť takto zchladenýchschladených atómov je len niekoľko centimetrov za sekundu, čo je dostatočne málo na zachytenie atómov do magnetickej alebo optickej pasce. Následne chladenie pomocou odparovania, to znamená kontinuálne odstráňovanieodstraňovanie vysokoenergetických atómov z pasce, zníži teplotu týchto atómov ešte viac. Týmto procesom sa odstráni zvyčajne viac ako 99,9% vysokoenergetických atómov, čím sa zároveň dosiahne teplota rádovo 100 nK.
 
Týmto spôsobom bola do roku 2004 dosiahnutá Boseho-Einsteinová kondenzácia mnohých izotopov ([[Lítium|<sup>7</sup>Li]], [[Sodík|<sup>23</sup>Na]], [[Draslík|<sup>41</sup>K]], [[Chróm|<sup>52</sup>Cr]], [[Rubídium|<sup>85</sup>Rb]], <sup>87</sup>Rb, [[Cézium|<sup>133</sup>Cs]] a [[Yterbium|<sup>174</sup>Yb]]).
V prípade vodíku bola kondenzácia nakoniec dosiahnutá mierne odlišnými spôsobmi.
 
Vyššie uvedené plyny nie su [[fermión|fermionické]], ako by mohlo zdať iba na základe ich elektrónovej štruktúry. [[bozón|Bozonická]] povaha týchto [[plyn]]ov, čo je zásadný predpoklad tvorby Boseho-Einsteinovho kondenzátu, je založená na jemnej súhre [[elektrón]]ového a [[jadro|jadrového]] spinu pri ultranízkych teplotách: Pri dostatočne nízkych energiachenergiách je excitačná energia dostatočne nízka a poločíselný celkový spin elektrónového obalu a takisto poločíselný celkový jadrový [[spin]] sa pomocou slabej hyperjemnej interakcie navzájom zviažu na celkový celočíselný spin, ktorý zodpovedá bozónom. Naopak, pri izbovej teplote bežnej v chémii, je celkový spin [[atóm]]u navonok daný iba elektrónovým obalom, pretože tepelné fluktuácie sú väčšie ako energia hyperjemnej interakcie.
 
== Referencie ==
<references />{{Fyzikálny výhonok}}
 
[[Kategória:Skupenstvá hmoty]]
7 474

úprav