چگالش بوز-اینشتین

2
1024

بیگ بنگ: ذرات با عددهای کوانتومی اسپین صحیح را بوزون می نامند، که برگرفته از نام ساتیندرانات بوز است. بوز همزمان با آلبرت اینشتین، قانون های آماری حاکم بر آن ذرات را کشف کرد که حالتی باور نکردنی از ماده است.

bose-einsteinبه گزارش بیگ بنگ، فوتون ها دارای s=1 بوزون هستند، بوزون ها از اصل طرد پائولی پیروی نمی کنند و می توانند به هر تعداد یک حالت کوانتومی معین را اشغال کنند. در دماهای نزدیک به صفر مطلق اتم ها و مولکول ها هویت مجزای خود را از دست می دهند و به یک تک « ابر اتم» تبدیل می شوند. این « ابر اتم» را چگالش بوز-اینشتین می گویند، در واقع حالت چگالیده بوز- اینشتین مانند جامد، مایع، گاز و پلاسما حالت دیگری از ماده است.

در مکانیک کوانتومی، ذرات بنیادی در شرایطی می توانند مانند امواج رفتار کنند، این امواج -که در واقع امواج احتمال اند- مکانی را توصیف می کنند که یک ذره در یک لحظه معین به حداکثر احتمال می تواند در آنجا باشد. بنابر اصل عدم قطعیت، دانستن موقعیت دقیق یک ذره ناممکن است. در سال ۱۹۲۴ هنگامی که اینشتین هنوز در آلمان بود بر اساس نظریه بوز دانشمند هندی اظهار داشت که وقتی اتم ها به دمای صفر مطلق نزدیک می شوند، امواج انبساط می یابند و سرانجام همپوشانی می کنند، ذرات بنیادی تشکیل دهنده ی آنها همگی به صورت یک تک حالت کوانتومی در هم ادغام می شوند که به این حالت بی نظیر چگالیده بوز-اینشتین می گویند.

توزیع اندازه گیری سرعت ذره‌ها برای چگالش بوز-اینشتین، دو نمودار سمت راستی برای دماهای بسیار پایین است که در آنها، بوزون‌ها در پایین‌ترین حالت کوانتومی متمرکز می‌شوند.
توزیع اندازه گیری سرعت ذره‌ها برای چگالش بوز-اینشتین، دو نمودار سمت راستی برای دماهای بسیار پایین است که در آنها، بوزون‌ها در پایین‌ترین حالت کوانتومی متمرکز می‌شوند.

بوزون ها چون از اصل پائولی پیروی نمی کنند، تمایل دارند در یک حالت کوانتومی با پایین ترین انرژی انباشته شوند. دست یابی به این چگالش بوز-اینشتین که اغلب جام مقدس فیزیک اتمی نامیده می شود، سرانجام در سال ۱۹۹۵ صورت گرفت. درسال ۱۹۹۵ گروهی در بولدر ایالت کلرادو به تولید انبوهی از حدود ۲۰۰۰ اتم روبیدیوم-۸۷-که بوزون هستند در یک تک حالت کوانتومی با انرژی تقریبا صفر توفیق یافتند.

برای آنکه این امر تحقق پیدا کند باید روبیدیوم به صورت بخاری با دمای نسبتا پایین و چگالی نسبتا زیاد می بود تا طول موج های دوبروی مربوط به اتم های فردی از فاصله جدایی متوسط میان اتم ها بیشترشود. همین که این شرط برقرار شود، تابع های موج اتم های فردی هم پوشانی می کنند و مجموعه ی آنها به صورت یک تک سیستم کوانتومی بنام چگالیده بوز-اینشتین در می آید. در سال ۲۰۰۱، ولفگانگ کترله، جایزه نوبل فیزیک را به خاطر نشان دادن تجربی این پدیده از آن خود کرد.

نویسنده: میلاد اسکندر دوست/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع:
فیزیک جلدچهارم/نوشته هالیدی
قوانین،نظریه های علمی چیز های دیگر/نوشته ی سوندر اوارما

اطلاعات بیشتر: Bose-Einstein condensate


2 دیدگاه ها

  1. متشکریم عالی بود
    ما هم در ادامه مقاله مطلبی بیافزاییم شاید بد نباشد…
    بوزون ها در اصل دارای اسپین صحیح هستند یعنی یکی از اعدادs=0,1,2,3 , و غیره. هیچ بوزونی بعنوان یک ذره بنیادی با اسپین صفر هنوز دیده نشده، بنیادی یعنی اینکه دارای زیر ساختاری نباشد مث فوتون که بوزنی است با اسپین۱٫ البته دو نوع بوزون داریم بوزون پیمانه ایgauge bosonکه نقش انتقال نیروها رو برعهده دارن مث همین فوتون بعنوان حامل نیروی الکترومغناطیسی. و بوزون اسکالرscalar boson که ایجاد کننده ی یک میدان اسکالر (یعنی بدون وابستگی به جهت و ساده) هستند مث بوزون هیگز، که اسپینش هم صفره ولی یک ذره بنیادی نیست چون مثلا به میونها واپاشی میشود.ضمن اینکه اتم ها و مولکولها که در متن آمده هم بوزون اند و حتی یک جفت الکترون نیز بوزون اند در حالی که هر یک از آنها فرمیون اند و کاملا متفاوت از بوزون.

    • با سلام
      متاسفانه خط اول مقاله به طور کامل در سایت قرار نگرفته بود،یعنی قسمت مربوط به اسپین بوزون ها که دارای اسپین صحیح اند، این قسمت ویرایش شد.مرسی از دقت شما

دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.