ボーズ-アインシュタイン凝縮は、絶対零度に近い温度で特定の粒子において生じる物質の状態です。長い間、物質の凝集の3つの可能な状態は、固体、液体、および気体のみであると考えられていました。
次に、4番目の状態が発見されました。プラズマの状態です。そしてボーズ・アインシュタイン凝縮は第5の状態と考えられています。特徴的な特性は、凝縮物中の粒子が通常のようにではなく、大きな量子システムとして（個々の量子システムのセットとして、または原子のグループとして）動作することです。
つまり、ボーズ・アインシュタイン凝縮体を構成する原子の集合全体が、まるで単一の原子のように振舞うと言えます。
原点
最近の科学的発見の多くと同様に、凝縮体の存在は、その存在の経験的証拠が存在する前に理論的に推定されました。
したがって、1920年代の共同出版物でこの現象を理論的に予測したのは、アルバートアインシュタインとサティエンドラナスボースでした。
数十年前まで、サンプルが十分に低い温度に冷却されて、方程式が予想したことが真であることを確認するまで、それらの実在の実証は不可能でした。
サティエンドラ・ナス・ボース
入手
ボーズアインシュタイン凝縮物は、1995年にエリックコーネル、カルロウィーマン、ウォルフガングケッターレによって獲得されました。これらのおかげで、2001年のノーベル物理学賞を受賞しました。
ボーズアインシュタイン凝縮を達成するために、彼らは一連の原子物理学実験技術に頼り、絶対零度（宇宙空間で観測された最低温度よりもはるかに低い温度）を超える0.00000002ケルビンの温度に到達しました。 。
Eric CornellとCarlo Weimanは、ルビジウム原子で構成された希ガスでこれらの技術を使用しました。ヴォルフガング・ケッタールは彼の側のために、すぐにナトリウム原子にそれらを適用しました。
ボソン
ボソンという名前は、インド生まれの物理学者サティエンドラ・ナス・ボースに敬意を表して使用されています。素粒子の2つの基本的なタイプは素粒子物理学で考慮されます：ボソンとフェルミニオン。
粒子がボソンかフェルミオンかを決定するのは、そのスピンが整数か半整数かです。最終的に、ボソンはフェルミオン間の相互作用の力を伝達する役割を担う粒子です。
ボーズ粒子のみがこのボーズ・アインシュタイン凝縮の状態を持つことができます。冷却された粒子がフェルミオンである場合、達成されるものはフェルミ液体と呼ばれます。
これは、フェルミオンとは異なり、ボソンが2つの同一の粒子が同時に同じ量子状態になることはできないとするパウリの排他原理を満たさなくてもよいためです。
すべての原子は同じ原子です
ボーズ・アインシュタイン凝縮では、すべての原子が完全に同じです。このようにして、凝縮体のほとんどの原子は同じ量子レベルにあり、可能な限り低いエネルギーレベルに降下します。
この同じ量子状態を共有し、すべてが同じ（最小）エネルギーを持つことにより、原子は区別がつかなくなり、単一の「スーパー原子」として振る舞います。
プロパティ
すべての原子が同一の特性を持っているという事実は、一連の特定の理論的特性を前提としています。原子は同じ体積を占め、それらは同じ色の光を散乱し、均一な媒質が形成されます。
これらの特性は理想的なレーザーの特性に似ており、コヒーレントな光を（空間的および時間的に）放出します。放散する。
用途
この新しい物質の状態によって提供される可能性は多く、いくつかは本当に驚くべきものです。現在または開発中のボーズアインシュタイン凝縮の最も興味深い用途は次のとおりです。
-高精度のナノ構造を作成するための原子レーザーとの併用。
-重力場の強度の検出。
-現在存在するものよりも正確で安定した原子時計を製造します。
-特定の宇宙現象の研究のための小規模シミュレーション。
-超流動と超伝導のアプリケーション。
-スローライトまたはスローライトとして知られている現象に由来するアプリケーション。たとえば、テレポーテーションや有望な量子コンピューティングの分野です。
-量子力学の知識を深め、より複雑で非線形な実験を行い、最近策定された特定の理論の検証。凝縮物は、実験室で数年先に発生する現象を再現する可能性を提供します。
ご覧のように、ボーズ・アインシュタイン凝縮体は、新しい技術を開発するためだけでなく、既存のいくつかの技術を洗練するためにも使用できます。
無駄ではありませんが、原子フィールドでの位相コヒーレンスにより、精度と信頼性が大幅に向上し、時間と距離の制御が容易になります。
したがって、ボーズアインシュタイン凝縮体は、多くの共通の特性を備えているため、レーザー自体がかつてあったほど革命的である可能性があります。ただし、これが発生する大きな問題は、これらの凝縮液が生成される温度にあります。
したがって、それらを取得するのがいかに複雑であるか、およびコストのかかるメンテナンスの両方に困難がある。これらすべての理由により、現在、ほとんどの取り組みは主に基礎研究への応用に集中しています。
ボーズ・アインシュタイン凝縮と量子物理学
ボーズアインシュタイン凝縮の存在の実証は、非常に多様な分野で新しい物理現象を研究するための重要な新しいツールを提供してきました。
巨視的レベルでのその一貫性が量子物理学の法則の研究と理解と実証の両方を促進することは間違いありません。
ただし、この状態を実現するには絶対零度に近い温度が必要であるという事実は、その信じられないほどの特性を最大限に活用するための重大な欠点です。
参考文献
- ボーズ–アインシュタイン凝縮（nd）。ウィキペディアで。2018年4月6日、es.wikipedia.orgから取得。
- ボーズ–アインシュタイン凝縮。（nd）ウィキペディア。2018年4月6日、en.wikipedia.orgから取得。
- エリックコーネルとカールウィーマン（1998）。ボーズ・アインシュタイン凝縮、「研究と科学」。
- A. Cornell&CE Wieman（1998）。「ボーズ–アインシュタイン凝縮」。科学的なアメリカ人。
- ボソン（nd）。ウィキペディアで。2018年4月6日、es.wikipedia.orgから取得。
- ボソン（nd）。ウィキペディアで。2018年4月6日、en.wikipedia.orgから取得。