Конденсат Бозе-Эйнштейна

[Volt]

Агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли кельвина). В таком, сильно охлаждённом, состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне (Вики).

Изучая данное состояние вещества ученые уловили те же самые эффекты, которые присутствуют при расширении вселенной. Это как если бы большое повторялось в малом:
- Длина волн фононов увеличивается как и при эффекте красного смещения
- Динамику расширения конденсата можно смоделировать включив эффект демпфирования, который схож "Трением Хаббла"
- Во время расширения происходит процесс передачи энергии, который преобразовывает энергию из однородных радиальных режимов возбуждения в локализованные вихри и фононы, которые нагревают конденсат. Авторы предполагают, что этот перенос энергии может быть аналогичен фазе «предварительного нагрева» ранней Вселенной, когда однородное поле, управляющее инфляцией, распадается на множество возбуждений, которые впоследствии нагревают Вселенную.

[hele]

В таком, сильно охлаждённом, состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях

Почему в одной системе много частиц может в данном случае находиться в одном квантовом состоянии. Потому что бозоны подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна, в отличие от фермионов, которые подчиняются статистике Ферми-Дирака. В рамках последней по принципу Паули частицам одной системы запрещается находиться в одном и том же квантовом состоянии, что обеспечивает например особенности заполнения электронных оболочек атомов.

"Бозоны, в отличие от фермионов, подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, которая допускает, чтобы в одном квантовом состоянии могло находиться неограниченное количество одинаковых частиц"

Бозоны: фотон, глюон, W± и Z-бозоны , бозон Хиггса.
Спин бозонов имеет целые значения.

Определение в Вики: "Бозо́н — частица с целым значением спина"
Но ведь у мезонов тоже оно целое... получается, неисчерпывающее определение?

[Priscilla]

Появились сообщения, что на Международной космической станции получен новый тип вещества, пятый - конденсат Бозе-Эйнштейна. Пятый, наверное, после твердый, жидкость, газ, плазма.
И... новый, потому что в условиях Земли получить его стабильным было нельзя.

На МКС недавно был запущен американский аппарат Crew Dragon, вернее, аппарат частной компании (Илона Маска). Наверное, конденсат был получен еще прежним экипажем, только результаты опубликовали сейчас
https://nat-geo.ru/science/universe/pya ... v-kosmose/

Там, на МКС, теперь есть Лаборатория Холодного атома, "которая была успешно опробована на Земле и отправлена на МКС."

"В 1995 году первый КБЭ был получен в Объединенном институте лабораторной астрофизики Эриком Корнеллом и Карлом Виманом. За эту работу им, совместно с Вольфгангом Кеттерле была присуждена Нобелевская премия по физике 2001 года."
Пишут, из атомов рубидия... наверное, скорее, на основе этих атомов. Потому что бозоны вообще-то не входят в традиционный состав атомов (протоны, нейтроны, электроны - это всё фермионы).
Надо почитать, об исследованиях , предшествовавших получению этой премии 2001.

"Исследование, опубликованное в журнале Nature, документирует несколько поразительных различий в свойствах КБЭ, созданных на Земле, и тех, которые находятся на борту МКС. Например, время свободного расширения, когда атомы колеблются после отключения магнитных ловушек, в космосе составляет около секунды, в отличие от миллисекунд на Земле. Это дает ученым беспрецедентный шанс на изучение свойств КБЭ."

[Priscilla]

"Впервые конденсат Бозе-Эйнштейна был получен в 2001 году группой американских физиков, ставших в связи с этим лауреатами Нобелевской премии в области физики. Атомы рубидия, охлажденные до сверхнизких температур, составляющих миллионные доли градуса выше абсолютного нуля, концентрировались в очень маленьком замкнутом объеме. При достижении некоторого порога плотности эти частицы исчезли, превратившись в конденсат Бозе-Эйнштейна, поведение которого соответствует поведению одной единственной огромной супер-частицы."
Отсюда https://www.dailytechinfo.org/news/1866 ... sveta.html

То есть атомы рубидия превратились в бозоны...?
Потому что, по определению "Конденса́т Бо́зе — Эйнште́йна — агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли кельвина)"

В принципе, фотоны тоже бозоны... а это довольно распространенные частицы.
А, там дальше, в статье, написано и о таком эксперименте с фотонами.

"Такой подход должен сработать и для фотонов света, но тут возникает одна проблема, когда фотоны "охлаждаются", они попросту исчезают. Но, можно сказать, Боннским ученым удалось реализовать невозможное - "охладить" фотоны света и сконцентрировать их в малом объеме. Добиться этого им удалось, применив два зеркала, имеющих очень высокий коэффициент отражения. Фотоны света, попав в плоскость, перпендикулярную плоскостям этих зеркал, больше никогда не покидали этого объема, колеблясь между зеркалами взад-вперед. В пространство между зеркалами были выпущены молекулы вещества-пигмента, которые при столкновении поглощали фотоны и тут же испускали их вновь, но уже с другой температурой."

[Priscilla]

Мне нравится это

"эти частицы исчезли",

(об атомах рубидия) и

"когда фотоны "охлаждаются", они попросту исчезают."

Коррелирует с взглядами теософии, что в общем-то всё есть вибрация, исходит из прообразов на тонких планов, и взглядами буддизма, об изначальной пустоте, пустотности как одном из самых важных...

Есть сообщения о теоретической возможности бозе-звёзд, т.е. состоящих из бозонов, и их связи тогда с тёмной материей.

[СЭШ]

Priscilla:
//Коррелирует с взглядами теософии, что в общем-то всё есть вибрация, исходит из прообразов на тонких планов, и взглядами буддизма, об изначальной пустоте, пустотности как одном из самых важных...

То что фотоны и электроны поддаются дифракции (что доказывает их волновую природу), это известно, но вот что дифракции поддаются целые молекулы (как считается "куски" вещества), то это уже интересно. Есть такие молекулы - фуллерены (цепочки атомов углерода), так вот их тоже пропускали через щель и они так же как фотоны и электроны давали на экране интерференционную картину, так дифракции подвергали молекулы, состоящие аж из 2000 атомов! Правда меня удивил не столько сам эффект дифракции молекул (я к этому морально готов :) ), а то что такие эксперименты в науке вообще проводятся.

Что касаемо фотона, то его корпускулярность сомнительна, поскольку для корпускула характерны энергия и импульс, но по формуле энергии корпускул должен иметь массу (e=mc^2), и по формуле импульса (p=mv) фотон тоже должен иметь массу, а фотон как известно безмассовая частица, ну а для фотона как волны вполне подходит e=hw (где w - частота колебания волны) и никакой массы в формуле естественно нет. С электроном таже ситуация.

[Priscilla]

Дифракция это все же другое: явление огибания волнами (и частицами, когда они проявляют волновую природу) препятствий.
Здесь же, атомы рубидия исчезли (из нашего наблюдения), преобразовавшись в другое состояние материи: единую частицу, этот самый конденсат, на основе частиц другого вида, по отношению к фермионам - бозонов. Который к тому же наверное трудно наблюдаем (нами).