Ein Kondensat von Bose-Einstein (BEC) ist ein Staat der Sache eines verdünnten Benzins, schwach bosons aufeinander zu wirken, der in einem Außenpotenzial beschränkt ist und zu Temperaturen sehr in der Nähe von der absoluten Null abgekühlt ist (oder). Unter solchen Bedingungen besetzt ein großer Bruchteil des bosons den niedrigsten Quant-Staat des Außenpotenzials, an dem Punkt-Quant-Effekten offenbar auf einer makroskopischen Skala werden. Diese Effekten werden makroskopische Quant-Phänomene genannt.

Dieser Staat der Sache wurde zuerst von Satyendra Nath Bose und Albert Einstein in 1924-25 vorausgesagt. Bose hat zuerst eine Zeitung Einstein auf der Quant-Statistik von leichten Quanten (jetzt genannt Fotonen) gesandt. Einstein war beeindruckt, hat das Papier selbst aus dem Englisch zu Deutsch übersetzt und hat es für Bose zu Zeitschrift für Physik vorgelegt, der es veröffentlicht hat. Einstein hat dann die Ideen von Bose zu materiellen Partikeln (oder Sache) in zwei anderen Zeitungen erweitert.

Siebzig Jahre später wurde das erste gasartige Kondensat von Eric Cornell und Carl Wieman 1995 an der Universität Colorados am Felsblock NIST-JILA Laboratorium mit einem Benzin von Rubidium-Atomen erzeugt, die zu 170 nanokelvin (nK) abgekühlt sind. Für ihre Ergebnisse haben Cornell, Wieman und Wolfgang Ketterle an MIT den 2001-Nobelpreis in der Physik erhalten. Im November 2010 wurde das erste Foton BEC beobachtet.

Das Verlangsamen von Atomen durch den Gebrauch des kühl werdenden Apparats hat einen einzigartigen Quant-Staat erzeugt, der als ein Kondensat von Bose oder Kondensat von Bose-Einstein bekannt ist. Dieses Phänomen wurde 1925 durch die Generalisierung der Arbeit von Satyendra Nath Bose an der statistischen Mechanik von (massless) Fotonen zu (massiven) Atomen vorausgesagt. (Das Manuskript von Einstein, einmal geglaubt, verloren zu werden, wurde in einer Bibliothek an der Leiden Universität 2005 gefunden.) Ist das Ergebnis der Anstrengungen von Bose und Einstein das Konzept eines Benzins von Bose, das durch die Statistik von Bose-Einstein geregelt ist, die den statistischen Vertrieb von identischen Partikeln mit der Drehung der ganzen Zahl, jetzt bekannt als bosons beschreibt. Partikeln von Bosonic, die das Foton sowie die Atome wie Helium 4 einschließen, wird erlaubt, Quant-Staaten mit einander zu teilen. Einstein

demonstriert, dass das Abkühlen bosonic Atome zu einer sehr niedrigen Temperatur sie veranlassen würde, zu fallen (oder "sich zu verdichten") in den niedrigsten zugänglichen Quant-Staat, auf eine neue Form der Sache hinauslaufend.

Dieser Übergang kommt unter einer kritischen Temperatur vor, durch die für ein gleichförmiges dreidimensionales Benzin, das aus aufeinander nichtwirkenden Partikeln ohne offenbare innere Grade der Freiheit besteht, gegeben wird:

:

wo:

</dd> </dl>

Das Argument von Einstein

Betrachten Sie eine Sammlung von N als aufeinander nichtwirkende Partikeln, die jeder in einem von zwei Quant-Staaten sein können, und. Wenn die zwei Staaten in der Energie gleich sind, ist jede verschiedene Konfiguration ebenso wahrscheinlich.

Wenn wir erzählen können, der Partikel ist, der es verschiedene Konfigurationen gibt, da jede Partikel in oder unabhängig sein kann. In fast allen Konfigurationen ist ungefähr Hälfte der Partikeln in und die andere Hälfte darin. Das Gleichgewicht ist eine statistische Wirkung: Die Zahl von Konfigurationen ist am größten, wenn die Partikeln ebenso geteilt werden.

Wenn die Partikeln jedoch nicht zu unterscheidend sind, gibt es nur N+1 verschiedene Konfigurationen. Wenn es K Partikeln im Staat gibt, gibt es N &minus; K Partikeln im Staat. Ob eine besondere Partikel im Staat ist oder im Staat nicht bestimmt werden kann, so bestimmt jeder Wert von K einen einzigartigen Quant-Staat für das ganze System. Wenn alle diese Staaten ebenso wahrscheinlich sind, gibt es kein statistisches Verbreiten; es ist so für alle Partikeln wahrscheinlich, in bezüglich der Partikeln zu sitzen, um Spalt Hälfte und Hälfte zu sein.

Denken Sie, jetzt wo die Energie des Staates ein bisschen größer ist als die Energie des Staates durch einen Betrag E. Bei der Temperatur T wird eine Partikel eine kleinere Wahrscheinlichkeit haben, um im Staat durch exp (E/kT) zu sein. Im unterscheidbaren Fall wird der Partikel-Vertrieb ein bisschen zum Staat beeinflusst, und der Vertrieb wird von der Hälfte und Hälfte ein bisschen verschieden sein. Aber im nicht zu unterscheidenden Fall, da es keinen statistischen Druck zu gleichen Anzahlen gibt, ist das wahrscheinlichste Ergebnis, dass die meisten Partikeln in den Staat zusammenbrechen werden.

Im unterscheidbaren Fall, für großen N, kann der Bruchteil im Staat geschätzt werden. Es ist dasselbe als das Schnipsen einer Münze mit der Wahrscheinlichkeit, die zu p = exp (E/T) proportional ist, um Schwänze zu landen. Die Wahrscheinlichkeit, um Köpfe zu landen, ist 1 Jahr alt / (1 + p), der eine glatte Funktion von p, und so der Energie ist.

Im nicht zu unterscheidenden Fall ist jeder Wert von K ein einzelner Staat, der seine eigene getrennte Wahrscheinlichkeit von Boltzmann hat. So ist der Wahrscheinlichkeitsvertrieb Exponential-:

P (K) = C E^ {-KE/T} = C p^K.

</Mathematik>

Für großen N die Normalisierung ist unveränderlicher C (1  p). Die erwartete Gesamtzahl von Partikeln nicht im niedrigsten Energiestaat, in der Grenze dass, ist dem gleich. Es wächst nicht, wenn N groß ist, nähert es sich gerade einer Konstante. Das wird ein unwesentlicher Bruchteil der Gesamtzahl von Partikeln sein. So wird eine Sammlung von genug Partikeln von Bose im Thermalgleichgewicht größtenteils im Boden-Staat, mit nur einigen in jedem aufgeregten Staat, egal wie klein der Energieunterschied sein.

Denken Sie jetzt ein Benzin von Partikeln, die in verschiedenen etikettierten Schwung-Staaten sein können. Wenn die Zahl von Partikeln weniger ist als die Zahl thermisch zugänglicher Staaten, für hohe Temperaturen und niedrige Dichten, werden die Partikeln alle in verschiedenen Staaten sein. In dieser Grenze ist das Benzin klassisch. Als die Dichte zunimmt oder die Temperaturabnahmen, wird die Zahl von zugänglichen Staaten pro Partikel kleiner, und an einem Punkt werden mehr Partikeln in einen einzelnen Staat gezwungen, als das Maximum diesen Staat durch die statistische Gewichtung berücksichtigt hat. Von diesem Punkt auf wird jede hinzugefügte Extrapartikel in den Boden-Staat eintreten.

Die Übergangstemperatur an jeder Dichte zu berechnen, die über den ganzen Schwung integriert ist, setzt den Ausdruck für die maximale Zahl von aufgeregten Partikeln p / (1  p) fest:

:

N = V \int {D^3k \over (2\pi) ^3} {p (k) \over 1-p (k)} = V \int {D^3k \over (2\pi) ^3} {1 \over e^ {k^2\over 2mT}-1} </Mathematik>

:

p (k) = e^ {-k^2\over 2mT}.

</Mathematik>

Wenn das Integral mit den Faktoren von k bewertet und durch die dimensionale Analyse wieder hergestellt wird, gibt es die kritische Temperaturformel der vorhergehenden Abteilung. Deshalb definiert dieses Integral die kritische Temperatur und Partikel-Zahl entsprechend den Bedingungen des unwesentlichen chemischen Potenzials. Im Statistikvertrieb von Bose-Einstein ist μ wirklich noch für BECs Nichtnull-; jedoch ist μ weniger als die Boden-Zustandenergie. Außer, wenn, spezifisch über den Boden-Staat sprechend, μ folglich für den grössten Teil der Energie oder Schwung-Staaten als μ  0 näher gekommen werden kann.

Grobe-Pitaevskii Gleichung

Der Staat des BEC kann durch den wavefunction des Kondensats beschrieben werden. Für ein System dieser Natur, wird als die Partikel-Dichte interpretiert, so ist die Gesamtzahl von Atomen

Vorausgesetzt dass im Wesentlichen alle Atome im Kondensat sind (d. h. haben sich zum Boden-Staat verdichtet), und das Behandeln des bosons, der Mittelfeldtheorie verwendet, die Energie (E) vereinigt mit dem Staat ist:

:

d\vec{r}\left[\frac{\hbar^2}{2m}|\nabla\psi(\vec{r})|^2+V(\vec{r})|\psi(\vec{r})|^2+\frac{1}{2}U_0|\psi(\vec{r})|^4\right]</math>

Die Minderung dieser Energie in Bezug auf unendlich kleine Schwankungen in und das Halten der Zahl von unveränderlichen Atomen, geben die Grobe-Pitaevski Gleichung (GPE) (auch eine nichtlineare Gleichung von Schrödinger) nach:

:wo:</dd> </dl>

Der GPE stellt eine gute Beschreibung des Verhaltens von BEC'S zur Verfügung und wird so häufig theoretische Analyse beworben.

Modelle außer dem Gros-Pitaevskii

Das Grobe-Pitaevskii Modell von BEC ist die physische Annäherung, die für bestimmte Klassen von einzigem BEC'S gültig ist.

Durch den Aufbau verwendet GPE die folgenden Vereinfachungen: Es nimmt an, dass Wechselwirkungen zwischen Kondensatpartikeln des Kontakts Zwei-Körper-Typ und sind

auch es vernachlässigt anomale Beiträge zur Selbstenergie. Diese Annahmen sind größtenteils für die verdünnten dreidimensionalen Kondensate passend. Wenn man einige dieser Annahmen entspannt, erwirbt die Gleichung für das Kondensat wavefunction die Begriffe, die höherwertige Mächte des wavefunction enthalten. Außerdem für einige physische Systeme erweist sich der Betrag solcher Begriffe, deshalb unendlich zu sein, die Gleichung wird im Wesentlichen Nichtpolynom. Die Beispiele, wo das geschehen konnte, sind die Bose-Fermi zerlegbaren Kondensate,

effektiv niedrig-dimensionale Kondensate,

und dichte Kondensate und superflüssige Trauben und Tröpfchen.

Entdeckung

1938 haben Pyotr Kapitsa, John Allen und Don Misener entdeckt, dass Helium 4 eine neue Art von Flüssigkeit geworden ist, die jetzt als eine Superflüssigkeit, bei Temperaturen weniger als 2.17 K (der Lambda-Punkt) bekannt ist. Superflüssiges Helium hat viele ungewöhnliche Eigenschaften, einschließlich der Nullviskosität (die Fähigkeit zu fließen, ohne Energie zu zerstreuen), und die Existenz von gequantelten Wirbelwinden. Es wurde schnell geglaubt, dass die Superflüssigkeit wegen der teilweisen Kondensation von Bose-Einstein der Flüssigkeit war. Tatsächlich erscheinen viele der Eigenschaften von superflüssigem Helium auch in den gasartigen Kondensaten von Bose-Einstein, die von Cornell, Wieman und Ketterle (sieh unten) geschaffen sind. Superflüssiges Helium 4 ist eine Flüssigkeit aber nicht ein Benzin, was bedeutet, dass die Wechselwirkungen zwischen den Atomen relativ stark sind; die ursprüngliche Theorie der Kondensation von Bose-Einstein muss schwer modifiziert werden, um es zu beschreiben. Kondensation von Bose-Einstein, bleibt jedoch, grundsätzlich für die superflüssigen Eigenschaften von Helium 4. Bemerken Sie, dass Helium 3, aus fermions statt bosons bestehend, auch in eine superflüssige Phase bei der niedrigen Temperatur eingeht, die durch die Bildung von bosonic Paaren von Cooper von zwei Atomen jeder erklärt werden kann (sieh auch fermionic Kondensat).

Das erste "reine" Kondensat von Bose-Einstein wurde von Eric Cornell, Carl Wieman und Mitarbeitern an JILA am 5. Juni 1995 geschaffen. Sie haben das getan, indem sie einen verdünnten Dampf abgekühlt haben, der aus etwa zweitausend Rubidium 87 Atome zu unter 170 nK das Verwenden einer Kombination des Laserabkühlens besteht (eine Technik, die seine Erfinder Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji und William D. Phillips der 1997-Nobelpreis in der Physik gewonnen hat), und das magnetische Evaporative-Abkühlen. Ungefähr vier Monate später hat eine unabhängige Anstrengung, die von Wolfgang Ketterle an MIT geführt ist, ein Kondensat geschaffen, das aus Natrium 23 gemacht ist. Das Kondensat von Ketterle hatte über hundertfach mehr Atome, ihm erlaubend, mehrere wichtige Ergebnisse wie die Beobachtung des Quants mechanische Einmischung zwischen zwei verschiedenen Kondensaten zu erhalten. Cornell, Wieman und Ketterle haben den 2001-Nobelpreis in der Physik für ihre Ergebnisse gewonnen. Eine Gruppe, die von Randall Hulet an der Reisuniversität geführt ist, hat die Entwicklung eines Kondensats von Lithiumatomen nur ein Monat im Anschluss an die JILA-Arbeit bekannt gegeben. Lithium hat attraktive Wechselwirkungen, der das Kondensat veranlasst, nicht stabil zu sein und für alle außer einigen Atomen zusammenzubrechen. Hulet und Mitarbeiter haben in einem nachfolgenden Experiment gezeigt, dass das Kondensat durch den Quant-Druck von der Falle-Beschränkung für bis zu ungefähr 1000 Atomen stabilisiert werden konnte.

Die Kondensation von Bose-Einstein gilt auch für Quasipartikeln in Festkörpern. Ein magnon in einem Antiferromagnet trägt Drehung 1 und folgt so Statistik von Bose-Einstein. Die Dichte von magnons wird von einem magnetischen Außenfeld kontrolliert, das die Rolle des magnon chemischen Potenzials spielt. Diese Technik stellt Zugang zu einer breiten Reihe von boson Dichten von der Grenze eines verdünnten Benzins von Bose zu dieser von stark aufeinander wirkender Flüssigkeit von Bose zur Verfügung. Eine magnetische am Punkt der Kondensation beobachtete Einrichtung ist das Analogon der Superflüssigkeit. 1999 wurde die Bose Kondensation von magnons im Antiferromagnet TlCuCl demonstriert. Die Kondensation wurde bei Temperaturen so groß beobachtet wie 14 K. Solch eine hohe Übergangstemperatur (hinsichtlich dieses von Atombenzin) ist wegen der größeren Dichte, die mit magnons und der kleineren Masse (grob erreichbar ist, gleich der Masse eines Elektrons). 2006 wurde die Kondensation von magnons in Ferromagneten sogar bei der Raumtemperatur gezeigt, wo die Autoren pumpende Techniken verwendet haben.

Geschwindigkeitsvertrieb-Datengraph

Im Image, das diesen Artikel begleitet, zeigen die Geschwindigkeitsvertrieb-Daten die Bildung eines Kondensats von Bose-Einstein aus einem Benzin von Rubidium-Atomen an. Die falschen Farben zeigen die Zahl von Atomen an jeder Geschwindigkeit mit rot an, der wenigst und weiß ist, die meisten seiend. Die Gebiete, die weiß und hellblau scheinen, sind an den niedrigsten Geschwindigkeiten. Die Spitze ist wegen des Unklarheitsgrundsatzes von Heisenberg ziemlich begrenzt schmal: Da die Atome in einem besonderen Gebiet des Raums gefangen werden, besitzt ihr Geschwindigkeitsvertrieb notwendigerweise eine bestimmte minimale Breite. Diese Breite wird durch die Krümmung des magnetischen Fallen stellenden Potenzials in der gegebenen Richtung gegeben. Dichter beschränkte Richtungen haben größere Breiten im ballistischen Geschwindigkeitsvertrieb. Dieser anisotropy der Spitze ist rechts eine rein mit dem Quant mechanische Wirkung und besteht im Thermalvertrieb links nicht. Dieser berühmte Graph hat als das Deckel-Design für 1999 Lehrbuch Thermalphysik durch Ralph Baierlein gedient.

Wirbelwinde

Als in vielen anderen Systemen können Wirbelwinde in BECs bestehen. Diese, können zum Beispiel, durch 'das Rühren' vom Kondensat mit Lasern oder das Drehen der Begrenzen-Falle geschaffen werden. Der geschaffene Wirbelwind wird ein Quant-Wirbelwind sein. Diese Phänomene werden durch den nichtlinearen Begriff im GPE zugelassen. Da die Wirbelwinde winkeligen Schwung gequantelt haben müssen, kann der wavefunction die Form haben, wo und als im zylindrischen Koordinatensystem sind, und die winkelige Zahl ist. Das ist für axial symmetrisch (zum Beispiel, harmonisch) das Begrenzen des Potenzials besonders wahrscheinlich, das allgemein verwendet wird. Der Begriff wird leicht verallgemeinert. Um zu bestimmen, muss die Energie dessen gemäß der Einschränkung minimiert werden. Das wird gewöhnlich rechenbetont, jedoch in einem gleichförmigen Medium die analytische Form getan

:wo:</dd> </dl>

demonstriert das richtige Verhalten, und ist eine gute Annäherung.

Ein einzeln beladener Wirbelwind ist im Boden-Staat mit seiner durch gegebenen Energie

:

\frac {\\hbar^2} {M }\\ln\left (1.464\frac {b} {\\xi }\\Recht) </Mathematik>

wo:</dd> </dl>

(Um eine Energie zu erhalten, die gut definiert wird, ist es notwendig, diese Grenze einzuschließen.)

Dafür multiplizieren beladene Wirbelwinde der Energie wird durch näher gekommen

:

\frac {\\hbar^2} {M }\\ln\left (\frac {b} {\\xi }\\Recht) </Mathematik>

der größer ist als dieser einzeln beladener Wirbelwinde, anzeigend, dass diese multiplizieren, sind beladene Wirbelwinde nicht stabil, um zu verfallen. Forschung hat jedoch angezeigt, dass sie Metastable-Staaten sind, so kann relativ lange Lebenszeiten haben.

Nah verbunden mit der Entwicklung von Wirbelwinden in BECs ist die Generation von so genanntem dunklem solitons in eindimensionalem BECs. Diese topologischen Gegenstände zeigen einen Phase-Anstieg über ihr Knotenflugzeug, das ihre Gestalt sogar in der Fortpflanzung und Wechselwirkung stabilisiert. Obwohl solitons kostenlos tragen und so für den Zerfall anfällig sind, sind relativ langlebige dunkle solitons erzeugt und umfassend studiert worden.

Attraktive Wechselwirkungen

Die Experimente, die von Randall Hulet an der Reisuniversität von 1995 bis 2000 geführt sind, haben gezeigt, dass Lithiumkondensate mit attraktiven Wechselwirkungen stabil bestehen konnten, aber nur bis zu einer bestimmten kritischen Atom-Zahl. Außer dieser kritischen Zahl hat die Anziehungskraft die Nullpunktsenergie des harmonischen Begrenzen-Potenzials überwältigt, das Kondensat veranlassend, in einem an eine Supernova-Explosion erinnernden Platzen zusammenzubrechen, wo einer Explosion durch eine Implosion vorangegangen wird. Dadurch löschen das Abkühlen vom Benzin von Lithiumatomen, sie haben das Kondensat beobachtet, zuerst zu wachsen, und nachher zusammenzubrechen, als die kritische Zahl überschritten wurde.

Das weitere Experimentieren auf attraktiven Kondensaten wurde 2000 von der JILA Mannschaft durchgeführt, aus Cornell, Wieman und Mitarbeitern bestehend. Sie haben ursprünglich Rubidium 87, ein Isotop verwendet, dessen Atome natürlich einander zurücktreiben, ein stabileres Kondensat machend. Ihre Instrumentierung sollte jetzt über das Kondensat kontrollieren, so wurde Experimentieren beim natürlichen Anziehen von Atomen eines anderen Rubidium-Isotops, Rubidium 85 gemacht (negative Zerstreuen-Länge des Atom-Atoms zu haben). Durch einen Prozess genannt die Klangfülle von Feshbach, die ein Kehren des magnetischen Feldes einschließt, das Drehungsflip-Kollisionen verursacht, haben sie die charakteristischen, getrennten Energien an der das Rubidium-Atom-Band in Moleküle gesenkt, ihre Rb-85 Atome abstoßend machend und ein stabiles Kondensat schaffend. Der umkehrbare Flip von der Anziehungskraft bis Repulsion stammt von der Quant-Einmischung unter Kondensatatomen, die sich als Wellen benehmen.

Als die JILA Mannschaft die magnetische Feldkraft noch weiter erhoben hat, ist das Kondensat plötzlich zurück zur Anziehungskraft zurückgekehrt, hat implodiert und ist außer der Entdeckung zurückgewichen, und hat dann explodiert, von ungefähr zwei Dritteln seiner ungefähr 10,000 Atome vertreibend. Ungefähr Hälfte der Atome im Kondensat ist geschienen, vom Experiment zusammen verschwunden zu sein, entweder im kalten Rest oder in der dehnbaren Gaswolke nicht gesehen. Carl Wieman hat erklärt, dass laut der aktuellen Atomtheorie diese Eigenschaft von Kondensat von Bose-Einstein nicht erklärt werden konnte, weil der Energiestaat eines Atoms in der Nähe von der absoluten Null nicht genug sein sollte, um eine Implosion zu verursachen; jedoch sind nachfolgende Mittelfeldtheorien vorgeschlagen worden, um es zu erklären. Die Atome, die scheinen, fast sicher noch verschwunden zu sein, bestehen in einer Form, gerade nicht in einer Form, die in diesem Experiment verantwortlich gewesen werden konnte. Am wahrscheinlichsten haben sie Moleküle gebildet, die aus zwei verpfändeten Rubidium-Atomen bestehen. Die gewonnene Energie durch das Bilden dieses Übergangs gibt eine für sie genügend Geschwindigkeit, um die Falle zu verlassen, ohne, entdeckt zu werden.

Aktuelle Forschung

Im Vergleich zu allgemeiner gestoßenen Staaten der Sache sind Kondensate von Bose-Einstein äußerst zerbrechlich. Die geringste Wechselwirkung mit der Außenwelt kann genug sein, um sie vorbei an der Kondensationsschwelle zu wärmen, ihre interessanten Eigenschaften beseitigend und ein normales Benzin bildend.

Dennoch haben sie sich nützlich im Erforschen einer breiten Reihe von Fragen in der grundsätzlichen Physik, und die Jahre seit den anfänglichen Entdeckungen durch den JILA erwiesen, und MIT Gruppen haben eine Explosion in der experimentellen und theoretischen Tätigkeit gesehen. Beispiele schließen Experimente ein, die Einmischung zwischen Kondensaten wegen der Dualität der Welle-Partikel, der Studie der Superflüssigkeit demonstriert haben und Wirbelwinde, die Entwicklung der hellen Sache-Welle solitons von Kondensaten von Bose gequantelt haben, die auf eine Dimension und das Verlangsamen von Lichtimpulsen zu sehr niedrigen Geschwindigkeiten beschränkt sind, die elektromagnetisch veranlasste Durchsichtigkeit verwenden. Wirbelwinde in Kondensaten von Bose-Einstein sind auch zurzeit das Thema der Entsprechungsernst-Forschung, die Möglichkeit studierend, schwarze Löcher und ihre zusammenhängenden Phänomene in solchen Umgebungen im Laboratorium zu modellieren. Experimentalists haben auch "optische Gitter" begriffen, wo das Einmischungsmuster davon, auf Laser überzugreifen, ein periodisches Potenzial für das Kondensat zur Verfügung stellt. Diese sind verwendet worden, um den Übergang zwischen einer Superflüssigkeit und einem Isolator von Mott zu erforschen, und können im Studieren der Kondensation von Bose-Einstein in weniger als drei Dimensionen, zum Beispiel das Tonks-Girardeau Benzin nützlich sein.

Aus einer breiten Reihe von Isotopen zusammengesetzte Kondensate von Bose-Einstein sind erzeugt worden.

Zusammenhängende Experimente im Abkühlen fermions aber nicht bosons zu äußerst niedrigen Temperaturen haben degeneriertes Benzin geschaffen, wo sich die Atome in einem einzelnen Staat wegen des Ausschluss-Grundsatzes von Pauli nicht sammeln. Um Kondensation von Bose-Einstein auszustellen, muss sich der fermions "paaren", um zusammengesetzte Partikeln zu bilden (z.B Moleküle oder Paare von Cooper), die bosons sind. Die ersten molekularen Kondensate von Bose-Einstein wurden im November 2003 von den Gruppen von Rudolf Grimm an der Universität Innsbrucks, Deborah S. Jin an der Universität Colorados am Felsblock und Wolfgang Ketterles an MIT geschaffen. Jin hat schnell fortgesetzt, das erste fermionic aus Paaren von Cooper zusammengesetzte Kondensat zu schaffen.

1999 hat dänischer Physiker Lene Vestergaard Hau eine Mannschaft von der Universität von Harvard geführt, die geschafft hat, einen Lichtstrahl zu ungefähr 17 Metern pro Sekunde zu verlangsamen. Sie ist im Stande gewesen, das zu erreichen, indem sie eine Superflüssigkeit verwendet hat. Hau und ihre Partner an der Universität von Harvard haben eine Gruppe des Kondensatatom-Rückstoßes von einem "Lichtimpuls" solch seitdem erfolgreich gemacht, dass sie die Phase und Umfang des Lichtes registriert haben, der durch ein zweites nahe gelegenes Kondensat, dadurch wieder erlangt wurde, was sie ""langsames Licht vermittelt" Atomerweiterung der Sache-Welle" verwendende Kondensate von Bose-Einstein nennen: Details des Experimentes werden in einem Artikel in der Zeitschrift Natur am 8. Februar 2007 besprochen.

Forscher im neuen Feld von atomtronics verwenden die Eigenschaften von Kondensaten von Bose-Einstein, wenn sie Gruppen von identischen kalten Atomen mit Lasern manipulieren.

Isotope

Die Wirkung ist auf alkalischen Atomen hauptsächlich beobachtet worden, die Kerneigenschaften haben, die besonders passend sind, um mit Fallen zu arbeiten. Bezüglich 2010, mit ultraniedrigen Temperaturen oder unten, waren Kondensate von Bose-Einstein für eine Menge von Isotopen, hauptsächlich alkalischer und alkalischer Erdatome (Li, Na, K, K, Rb, Rb, Cs, Cr, Kalifornien, Sr, Sr, Sr und Yb) erhalten worden. Kondensationsforschung war schließlich sogar mit Wasserstoff mithilfe von speziellen Methoden erfolgreich. Im Gegensatz, der superflüssige Staat des bosonic Er bei Temperaturen ist unten nicht ein gutes Beispiel der Kondensation von Bose-Einstein, weil die Wechselwirkung zwischen Ihm bosons zu stark ist. Nur 8 % der Atome sind im Boden-Staat der einzelnen Partikel in der Nähe von der Nulltemperatur, aber nicht die eines wahren Kondensats von Bose-Einstein erwarteten 100 %.

Der Drehungsstatistik-Lehrsatz von Wolfgang Pauli stellt fest, dass halbganze Zahl spinnt (in Einheiten), führen zu fermionic Verhalten, z.B, der Ausschluss-Grundsatz von Pauli, der das verbietet, mehr als zwei Elektronen besitzen dieselbe Energie, wohingegen Drehungen der ganzen Zahl zu bosonic Verhalten, z.B, Kondensation von identischen bosonic Partikeln in einem Übereinstimmungsbereich-Staat führen.

Der bosonic, aber nicht fermionic, das Verhalten von etwas von diesem alkalischen Benzin scheint seltsam auf den ersten Blick, da ihre Kerne halbganze Zahl Gesamtdrehung haben. Das bosonic Verhalten entsteht aus einem feinen Wechselspiel von elektronischen und Kerndrehungen: Bei ultraniedrigen Temperaturen und entsprechenden Erregungsenergien, die halbganze Zahl Gesamtdrehung der elektronischen Schale und der halbganzen Zahl Gesamtdrehung des Kerns des Atoms werden durch eine sehr schwache hyperfeine Wechselwirkung verbunden. Die Gesamtdrehung des Atoms, das aus dieser Kopplung entsteht, ist ein Wert der ganzen Zahl, der zum bosonic ultraniedriges Temperaturverhalten des Atoms führt. Die Chemie der Systeme bei der Raumtemperatur wird durch die elektronischen Eigenschaften bestimmt, der im Wesentlichen fermionic ist, seitdem bei der Raumtemperatur haben Thermalerregung typische Energien viel höher als die hyperfeinen Werte.

Siehe auch

• Atom-Laser
• Atomkohärenz
• Korrelationen von Bose-Einstein
• Elektromagnetisch veranlasste Durchsichtigkeit
• Kondensat von Fermionic
• Benzin in einem Kasten
• Grobe-Pitaevskii Gleichung
• Makroskopisches Quant, das Fallen selbststellt
• Langsames Licht
• Supraleitfähigkeit
• Superflüssiger Film
• Superfester
• Kondensation von Tachyon
• Zeitachse der Technologie der niedrigen Temperatur
• Superschweres Atom
• Wurst von Wiener

Weiterführende Literatur

• .

...

• C. J. Pethick und H. Smith, Kondensation von Bose-Einstein in Verdünntem Benzin, Universität von Cambridge Presse, Cambridge, 2001.
• Lev P. Pitaevskii und S. Stringari, Kondensation von Bose-Einstein, Clarendon Press, Oxford, 2003.
• Mackie M, Suominen KA, Javanainen J., "Mittelfeldtheorie von Feshbach-widerhallenden Wechselwirkungen in 85Rb Kondensate." Phys Hochwürdiger-Lette. 2002 am 28. Okt; 89 (18):180403.

Links

• Kondensations-2009-Konferenz von Bose-Einstein Kondensation von Bose-Einstein 2009 - Grenzen in Quant-Benzin
• BEC Einstiegsseite Allgemeine Einführung in die Kondensation von Bose-Einstein
• Nobelpreis in der Physik 2001 - für das Zu-Stande-Bringen der Kondensation von Bose-Einstein in verdünntem Benzin von alkalischen Atomen, und für frühe grundsätzliche Studien der Eigenschaften der Kondensate
• Physik heute: Cornell, Ketterle und Wieman-Aktiennobelpreis für Kondensate von Bose-Einstein
• Kondensate von Bose-Einstein an JILA
• Atomcool an der Reisuniversität
• Das Kondensat von Bose-Einstein an der Utrechter Universität, die Niederlande
• Alkalisches Quant-Benzin an MIT
• Atom-Optik an UQ
• Das Manuskript von Einstein auf dem Kondensat von Bose-Einstein, das an der Leiden Universität entdeckt ist
• Die Revolution, die Artikel PhysicsWeb vom Juni 2005 nicht aufgehört hat
• Kondensat von Bose-Einstein auf arxiv.org
• Bosons - die Vögel, die strömen und zusammen singen
• Oxford Experimental BEC Group.
• Cambridge University Cold Atoms Group.
• Leichte BEC Maschine - Information über das Konstruieren einer Kondensatmaschine von Bose-Einstein.
• Verging auf der absoluten Null - Weltall Online-
• Vortrag durch W Ketterle an MIT 2001
• Kondensation von Bose-Einstein an NIST - NIST Quelle auf BEC