چگالش بوز–اینشتین: تفاوت میان نسخه‌ها

بدون خلاصۀ ویرایش
بدون خلاصۀ ویرایش
[[پرونده:Bose-Einstein Condensation.ogv|بندانگشتی|261x261px|ویدئویی از چگال بوز-اینشتین در مقابل دما و نمودار انرژی.]]<br/>{{فیزیک ماده چگال}}'''چگالش بوز-اینشتینبوز–اینشتین''' {{به انگلیسی|Bose–Einstein condensate}} پنجمین و جدیدترین حالت ماده است. این حالت، حالتی از ماده است که در آن، یک گازِ رقیقِ [[بوزون]] {{به انگلیسی|Boson}} را تا دمای بسیار پایین و در ۲۷۳٫۱۴- درجه سانتی‌گراد<ref>{{cite book |title = Thermodynamics|first1 = C. P.|last1 = Arora|publisher = Tata McGraw-Hill|year = 2001|isbn = 0-07-462014-2|page = 43|url = http://books.google.com/books?id=w8GhW3J8RHIC}}, [http://books.google.com/books?id=w8GhW3J8RHIC&pg=PA43 Table 2.4 page 43]</ref> (بسیار نزدیک به [[صفر مطلق|صفرمطلق]])، سرد می‌کنند. در اثر دمای بسیار پایین در این [[گذار فاز|گذارفازی]] {{به انگلیسی|Phase transition}}، بخش بسیار بزرگی از بوزون‌ها، کمترین حالت کوانتومی را اِشغال می‌کنند و در آن نقطه [[پدیده‌های کوانتومی ماکروسکوپیک|پدیدهٔ کوانتومیِ‌ماکروسکوپیکوانتومیِ ماکروسکوپی]] آشکار می‌شود. بوزون‌های سرد در هم فرو می‌روند و ابَر ذره‌هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک [[ریزموج]] {{به انگلیسی|Microwave}} دارد تا ذره‌های معمولی شکل می‌گیرد. مادهٔ چگال شدهٔ بوز-اینشتینبوز–اینشتین شکننده و سرعت عبور نور در آن بسیار کم‌است.
 
== تاریخچه ==
این حالت ماده، در سال ۱۹۹۵ توسط دو دانشمند به نام‌های [[اریک آلنآلین کرنل]] {{به انگلیسی|Eric Allin Cornell}} و [[کارل ادوین ویمنوایمن]] ساخته‌شد،ساخته شد اما پیش از آن، دو دانشمند دیگر یعنی [[ساتیندرا بوز]] {{به انگلیسی|Satyendra Nath Bose}} و [[آلبرت اینشتین|آلبرت انیشتین]]، {{به انگلیسی|Carl Edwin Wieman}} وجود این حالت را در سال ۱۹۲۰ پیش‌بینی کرده بودند ولی به دلیل نداشتن وسایل و امکانات لازم آن را نساختند. دانشمندان برای اولین بار در مقاله ایمقاله‌ای که در ۱۱ ژانویه ۲۰۲۰ منتشر شده استاست، بیان کردند که برای جلوگیری از تاثیر جاذبه بر این ماده و انجام آزمایش‌هایی دقیق تر این ماده را در مدار زمین و تحت شرایط [[ریزگرانش]] ساخته‌اند.<ref name="AvelineWilliams2020">{{cite journal|display-authors=1|last1=Aveline|first1=David C.|last2=Williams|first2=Jason R.|last3=Elliott|first3=Ethan R.|last4=Dutenhoffer|first4=Chelsea|last5=Kellogg|first5=James R.|last6=Kohel|first6=James M.|last7=Lay|first7=Norman E.|last8=Oudrhiri|first8=Kamal|last9=Shotwell|first9=Robert F.|last10=Yu|first10=Nan|last11=Thompson|first11=Robert J.|title=Observation of Bose–Einstein condensates in an Earth-orbiting research lab|journal=Nature|volume=582|issue=7811|year=2020|pages=193–197|issn=0028-0836|doi=10.1038/s41586-020-2346-1|pmid=32528092|bibcode=2020Natur.582..193A|s2cid=219568565}}</ref>
 
== دمای بحرانی ==
اتم‌های پلاسماها فوق‌العاده داغ و فوق‌العاده برانگیخته‌اند،برانگیخته‌اند اما حالت متراکمِ بی‌ای‌سی {{به انگلیسی|BEC}} درست برعکس آن است و آن‌ها کاملاً تحریک نشده و فوق‌العاده سرد هستند. متراکم شدن یا چگالش وقتی رخ می‌دهد که چند مولکول گاز، به خاطر کاهش انرژی، با یکدیگر جمع شده و تبدیل به مایع شوند. اتم‌های گازها، واقعاً برانگیخته و پر انرژی هستند اما در صفر درجه کلوین، تقریباً تمام مولکول‌ها از حرکت می‌ایستند و وقتی انرژیشان کم می‌شود حرکتشان کند شده، دور هم جمع و توان تبدیل به قطره را دارا می‌شوند.
 
دانشمندان راهی پیدا کرده‌اند که بتوانند ماده را تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد کنند. وقتی که دما تا این حد کم می‌شود، می‌توان با چند عنصر خاص، حالت متراکمِ ماده را ساخت. کرنل و وای‌من این کار را با عنصر [[روبیدیم]] {{به انگلیسی|Rubidium}} انجام دادند. حالا ماده که سرد است، اتم‌ها شروع به جمع و یکپارچه شدن می‌کنند و تمام این اتفاق در دمایی حدود چند بیلیونیم درجه رخ می‌دهد. نتیجهٔ این یکپارچه شدن اتم‌ها، حالت چگالش بوز-اینشتینبوز–اینشتین است. اتم‌هایی که در یک محل جمع شده‌اند، تشکیل یک ابَراتم را می‌دهند و دیگر هزاران اتم مجزا وجود ندارد. در سال ۲۰۰۱ [[ولفانگولفگانگ کترله]] {{به انگلیسی|Wolfgang Ketterle}}، [[جایزه نوبل فیزیک]] را به خاطر نشان دادن تجربی این پدیده از آن خود کرد. انتقال به بی‌ای‌سی زیر دمای بحرانی رخ می‌دهد. برای یک گاز سه بعدیِ یکنواخت که از ذرات غیر متعامل و بدون هیچ درجه داخلیِ آشکارِ آزاد تشکیل شده‌است، این‌گونه است:
 
<math>T_c=\left(\frac{n}{\zeta(3/2)}\right)^{2/3}\frac{2\pi \hbar^2}{ m k_B} \approx 3.3125 \ \frac{\hbar^2 n^{2/3}}{m k_B}</math>
|}
 
تداخلِ ارزشِ متغیرها و اصلاحات را می‌توان با [[نظریه‌میانگین‌میداننظریه میدان متوسط]] {{به انگلیسی|Mean mean-field theory}} محاسبه کرد.<ref>{{یادکرد-ویکی|پیوند=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mean_field_theory&oldid=635953699|عنوان=Mean field theory|زبان=انگلیسی|بازیابی=۹ آوریل ۲۰۱۵}}</ref><ref>{{یادکرد-ویکی|پیوند=https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bose–Einstein_condensate&oldid=655736039|عنوان=Bose–Einstein condensate|زبان=انگلیسی|بازیابی=10 آوریل ۲۰۱۵}}</ref>
 
== جستارهای وابسته ==