Явление из области квантовой механики, известное под названием конденсата Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein Condensate, BEC), впервые было продемонстрировано в 1995 году. Эти эксперименты послужили доказательством того, что некоторые из квантовых явлений существуют не только на бумаге, но и в материальном мире. Естественно, что и как большинство других квантовых явлений, конденсат Бозе-Эйнштейна впервые был создан при температуре, близкой к абсолютному нулю, -273 градуса по шкале Цельсия. А недавно исследователи из научного центра Binnig and Rohrer Nano Center компании IBM оказались способны получить конденсат Бозе-Эйнштейна при комнатной температуре, используя специально разработанный для этого полимерный материал, лазер и несколько зеркал.

Специалисты компании IBM полагают, что результаты из экспериментов имеют огромный потенциал для их использования в создании ряда оптоэлектронных устройств, включая сверхскоростные оптические переключатели и высокоэффективные лазеры. Одним из практических применений высокотемпературного конденсата Бозе-Эйнштейна может стать изготовление так называемых атомарных лазеров, которые могут использоваться в процессах высокоточной литографии на уровне отдельных атомов, в научном оборудовании, позволяющем произвести измерения гравитационных полей и сил.

Вероятно, следует напомнить нашим читателям, что представляет собой конденсат Бозе-Эйнштейна? Это особое состояние материи, которое было теоретически описано в 1920-х годах Шатьендранатом Бoзе (Satyendra Nath Bose) и Альбертом Эйнштейном на основании существовавших на то время знаний об особенностях некоторых видов элементарных частиц, известных как статистика Бозе-Эйнштейна. Реальный конденсат Бозе-Эйнштейна получается тогда, когда разреженный газ, состоящий из частиц-бозонов охлаждается до самой допустимо низкой температуры. При этом все частицы газа переходят в самое низкое квантовое энергетическое состояние. Самым интересным в этом является то, что конденсат Бозе-Эйнштейна начинает действовать как один огромный атом, за счет того, что его атомы всегда имеют одинаковое квантовое состояние.

До последнего момента единственным методом получения конденсата Бозе-Эйнштейна было охлаждение облака частиц-бозонов до сверхнизких температур. Но, поместив полимерную пленку, толщиной 35 нанометров между двумя зеркалами и осветить получившуюся структуру светом лазера с определенными характеристиками, ученым IBM удалось создать конденсат Бозе-Эйнштейна при комнатной температуре. При этом, частицы-бозоны конденсата получаются за счет света, который проходит сквозь полимерную пленку и колеблется в ее пределах, много раз отражаясь от зеркал.

В данном случае состояние конденсата Бозе-Эйнштейна существует только в течение пикосекунд времени, но исследователи полагают, что конденсат уже существует достаточно долго для того, чтобы создать подобный лазеру источник света и оптический переключатель, которые могут стать основой будущих квантово-оптических коммуникационных систем.

После того, как исследователям удалось получить устойчивый эффект, приводящий к формированию конденсата Бозе-Эйнштейна, они собираются произвести дальнейшие исследования, направленные на получение контроля над квантовым состоянием суператома конденсата. Когда им удастся достичь этого в достаточной мере, такая квантовая система может быть использована во многих областях. О некоторых из этих областей мы упоминали выше, а еще одной важной областью является исследования в направлении реализации еще одного квантового явления - явления высокотемпературной сверхпроводимости.



Ключевые слова:
Конденсат, Бозе, Эйнштейн, Атом, Частица, Газ, Квантовое, Состояние, Энергия, Свет, Лазер, Зеркало, Полимер, Температура, IBM

Первоисточник

Другие новости по теме:

Квантовый термометр сможет измерить самую низкую температуру во Вселенной

Ученые впервые "сплели узлы" из сверхохлажденного квантового газа

На борту космической станции будет создано самое холодное место во Вселенной

Физики получили "невозможную" форму материи - сверхтвердую кристаллическую супержидкость

Первая реализация спинового эффекта Холла является шагом к дальнейшему развитию спинтроники и атомотроники

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.