Bose-Einsteinin-kondensaattiin (BEC), valtion asia, joka erottaa atomien tai atomia pienemmät hiukkaset, jäähdytetään lähelle absoluuttista nollapistettä (0 K, − 273.15 °C, tai − 459.67 °F; K = kelvin), sulautuvat yhdeksi kvanttimekaniikan yhteisö—että on, yksi, joka voidaan kuvata aalto-toiminto—lähes-makroskooppinen mittakaavassa. Tämän aineen muodon Albert Einstein ennusti vuonna 1924 intialaisen fyysikon Satyendra Nath Bosen kvanttiformulaatioiden perusteella.,
Vaikka se oli ennustettu vuosikymmeniä, ensimmäinen atomi BEC tehtiin vasta vuonna 1995, kun Eric Cornell ja Carl Wieman ja JILA, tutkimuslaitos yhdessä ylläpitää National Institute of Standards and Technology (NIST) ja University of Colorado at Boulder, jäähtynyt kaasu rubidium-atomien 1,7 × 10-7 K absoluuttisen nollapisteen yläpuolella. Yhdessä Wolfgang Ketterle Massachusetts Institute of Technology (MIT), joka loi BEC natrium-atomeja, nämä tutkijat saivat vuoden 2001 Nobelin Fysiikan., Becs-tutkimus on laajentanut kvanttifysiikan ymmärrystä ja johtanut uusien fyysisten vaikutusten löytymiseen.
BEC-teoria juontaa juurensa vuoteen 1924, jolloin Bose pohti fotoniryhmien käyttäytymistä. Fotonit kuuluvat yksi kaksi suurta luokkaa peruskoulun tai submicroscopic hiukkaset määritellään, onko heidän quantum spin on nonnegative integer (0, 1, 2, …) tai pariton puoli kokonaisluku (1/2, 3/2, …). Entinen tyyppi, nimeltään bosonit, sisältää fotoneja, joiden spin on 1. Jälkimmäinen tyyppi, jota kutsutaan fermioneiksi, sisältää elektroneja, joiden spin on 1/2.,
kuten Bose totesi, Nämä kaksi luokkaa käyttäytyvät eri tavalla (ks.Bose-Einsteinin ja Fermi-Diracin tilastot). Mukaan Paulin kieltosääntö, fermions taipumus välttää toisiaan, minkä vuoksi jokainen elektroni ryhmä sijaitsee erillisessä kvanttitilassa (merkitty eri quantum numeroita, kuten elektronin energia). Sen sijaan rajattoman määrän bosoni voi olla sama energia, tila ja jakaa yhden kvanttitilassa.
Einstein pian laajennettu Bose työ osoittaa, että äärimmäisen alhaisissa lämpötiloissa ”bosonic atomit” vaikka kierrokset olisi sulautuvat osaksi jaettu kvanttitilassa pienintä mahdollista energiaa. Tarvittavat menetelmät tuottaa lämpötilat tarpeeksi alhainen testata Einsteinin ennustus ei tullut saavutettavissa, kuitenkin vasta 1990-luvulla. Yksi läpimurtoja riippui romaani tekniikka laser-jäähdytys-ja ansastusta, jossa säteilyn paine lasersäde jäähtyy ja lokalisoituu atomien hidastamalla niitä alas., (Tästä työstä, ranskalainen fyysikko, Claude Cohen-Tannoudji ja Amerikkalainen fyysikko Steven Chu ja William D. Phillips jaettu vuoden 1997 Nobelin Fysiikan.) Toinen läpimurto riippui parannuksia magneettisen koossapidon jotta pitää atomien paikka ilman materiaali astiaan. Käyttämällä näitä tekniikoita, Cornell ja Wieman onnistunut yhdistäminen noin 2000 yksittäisten atomien osaksi ”superatom,” lauhde tarpeeksi suuri, jotta tarkkailla mikroskoopin kanssa, että näytetään eri kvantti ominaisuuksia. Kuten Wieman kuvaili saavutusta, ”toimme sen lähes inhimilliseen mittakaavaan., Voimme tökkiä ja kumarrella sitä ja katsoa näitä juttuja tavalla, johon kukaan ei ole aiemmin pystynyt.”
BECs liittyvät kaksi merkittävää matalan lämpötilan ilmiöitä: suprajuoksevuuteen, jossa jokainen helium-isotooppien 3He ja 4He muodostaa nestettä, joka virtaa nolla kitkaa, ja suprajohtavuus, jossa elektronit liikkuvat materiaalin kanssa nolla sähkövastus. 4He atomit ovat bosoni, ja vaikka 3He atomit ja elektronit ovat fermions, he voivat myös suorittaa Bose tiivistymistä, jos he pareiksi vastapäätä pyörii muodostaa bosonlike valtioiden kanssa nolla net spin., Vuonna 2003 Deborah Jin kollegoineen JILASSA käytti paritettuja fermioneja ensimmäisen atomifermionikondensaatin luomiseen.
BECIN tutkimus on tuottanut uutta atomista ja optista fysiikkaa, kuten vuonna 1996 osoitettu atomilaser Ketterle. Perinteisen light laser lähettää palkki johdonmukainen fotonit; ne kaikki ovat täsmälleen samassa tahdissa ja voi olla keskittynyt äärimmäisen pieni, valopilkku. Vastaavasti atomilaser tuottaa yhtenäisen atomisäteen, joka voidaan keskittää suurella intensiteetillä., Mahdollisia sovelluksia ovat Tarkemmat atomikellot ja tehostetut tekniikat elektronisten sirujen eli integroitujen piirien valmistamiseksi.
becsin kiehtovin ominaisuus on se, että ne voivat hidastaa valoa. Vuonna 1998 Lene Hau Harvardin Yliopistosta ja hänen kollegansa hidastui valo matkustaa läpi BEC sen nopeus tyhjiössä 3 × 108 metriä sekunnissa vain 17 metriä sekunnissa, eli noin 38 kilometriä tunnissa. Koska sitten, Hau ja muut ovat täysin pysähtynyt ja tallennetaan valon pulssin sisällä BEC, myöhemmin vapauttaa valo ennallaan tai lähettää sen toiseen BEC., Nämä manipulointi pidä luvata uuden tyyppisiä valo-pohjainen tietoliikenne -, optiset tiedot, ja kvanttilaskentaa, vaikka alhaisen lämpötilan vaatimuksia BECs tarjota käytännön vaikeuksia.