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| − | 玻色–爱因斯坦凝聚（Bose–Einstein condensate）是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态（物态）。1995年，麻省理工学院的沃夫冈·凯特利与科罗拉多大学鲍尔德分校的埃里克·康奈尔和卡尔·威曼使用气态的铷原子在170 nK（1.7×10−7 K）的低温下首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚。在这种状态下，几乎全部原子都聚集到能量最低的量子态，形成一个宏观的量子状态。 | + | [[File:玻色-爱因斯坦凝聚1.jpg|350px|缩略图|右|[https://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20170804/365caa26b92f426896384dc1c3eeee0f.jpeg 原图链接][https://www.sohu.com/a/162278915_479097 来自 搜狐 的图片]]] |
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==理论== | ==理论== | ||
| − | 所有原子的量子态都束聚于一个单一的量子态的状态被称为玻色凝聚或玻色-爱因斯坦凝聚。1920年代，萨特延德拉·纳特·玻色和阿尔伯特·爱因斯坦以玻色关于光子的统计力学研究为基础，对这个状态做了预言。 | + | 所有原子的量子态都束聚于一个单一的量子态的状态被称为玻色凝聚或玻色-爱因斯坦凝聚。1920年代，萨特延德拉·纳特·玻色和[[ 阿尔伯特·爱因斯坦]] 以玻色关于[[ 光子]] 的[[ 统计力学]] 研究为基础，对这个状态做了预言<ref>[http://dy.163.com/v2/article/detail/CQLLPGRB0521C9T8.html 玻色—爱因斯坦凝聚态，世界不是你想象的那样！]，网易，2017-08-17</ref> 。 |
| − | 2005年7月22日，乌得勒支大学的学生罗迪·玻因克在保罗·埃伦费斯特的个人档案中发现了1924年12月爱因斯坦手写的原文的草稿。玻色和爱因斯坦的研究的结果是遵守玻色-爱因斯坦统计的玻色气体。玻色-爱因斯坦统计是描写玻色子的统计分布的理论。玻色子，其中包括光子和氦-4之类的原子，可以分享同一量子态。爱因斯坦推测将玻色子冷却到非常低的温度后它们会“落入”（“凝聚”）到能量最低的可能量子态中，导致一种全新的相态。 | + | 2005年7月22日，[[ 乌得勒支大学]] 的学生罗迪·玻因克在保罗·埃伦费斯特的个人档案中发现了1924年12月爱因斯坦手写的原文的草稿。玻色和爱因斯坦的研究的结果是遵守玻色-爱因斯坦统计的[[ 玻色气体]] 。玻色-爱因斯坦统计是描写玻色子的统计分布的理论。玻色子，其中包括光子和[[ 氦-4]] 之类的原子，可以分享同一量子态。爱因斯坦推测将玻色子冷却到非常低的温度后它们会“落入”（“[[ 凝聚]] ”）到能量最低的可能量子态中，导致一种全新的相态。 |
==发现== | ==发现== | ||
| − | 1938年，彼得·卡皮查、约翰·艾伦和冬·麦色纳（Don Misener）发现氦-4在降温到2.2 K时会成为一种叫做超流体的新的液体状态。超流的氦有许多非常不寻常的特征，比如它的黏度为零，其漩涡是量子化的。很快人们就认识到超液体的原因是玻色-爱因斯坦凝聚。事实上，康奈尔和威曼发现的气态的玻色-爱因斯坦凝聚呈现出许多超流体的特性。 | + | 1938年，[[ 彼得·卡皮查]] 、[[ 约翰·艾伦]] 和冬·麦色纳（Don Misener）发现氦-4在降温到2.2 K时会成为一种叫做超流体的新的[[ 液体状态]] 。超流的[[ 氦]] 有许多非常不寻常的特征，比如它的黏度为零，其[[ 漩涡]] 是[[ 量子化]] 的。很快人们就认识到超液体的原因是玻色-爱因斯坦凝聚。事实上，康奈尔和威曼发现的气态的玻色-爱因斯坦凝聚呈现出许多超流体的特性。 |
| − | “真正”的玻色-爱因斯坦凝聚最早是由康奈尔和威曼及其助手在天体物理实验室联合研究所于1995年6月5日制造成功的。他们使用激光冷却和磁阱中的蒸发冷却将约2000个稀薄的气态的铷-87原子的温度降低到170 nK后获得了玻色-爱因斯坦凝聚。四个月后，麻省理工学院的沃尔夫冈·克特勒使用钠-23独立地获得了玻色-爱因斯坦凝聚。克特勒的凝聚较康奈尔和威曼的含有约100倍的原子，这样他可以用他的凝聚获得一些非常重要的结果，比如他可以观测两个不同凝聚之间的量子衍射。2001年康奈尔、威曼和克特勒为他们的研究结果共享诺贝尔物理奖。 | + | “真正”的玻色-爱因斯坦凝聚最早是由康奈尔和威曼及其助手在[[ 天体物理]] 实验室联合研究所于1995年6月5日制造成功的。他们使用激光冷却和[[ 磁阱]] 中的蒸发冷却将约2000个稀薄的气态的[[ 铷]]-87原子的[[ 温度]] 降低到170 nK后获得了玻色-爱因斯坦凝聚。四个月后，麻省理工学院的沃尔夫冈·克特勒使用钠-23独立地获得了玻色-爱因斯坦凝聚。克特勒的凝聚较康奈尔和威曼的含有约100倍的原子，这样他可以用他的凝聚获得一些非常重要的结果，比如他可以观测两个不同凝聚之间的量子衍射。2001年康奈尔、威曼和克特勒为他们的研究结果共享[[ 诺贝尔物理奖]] 。 |
==用于降低光速== | ==用于降低光速== | ||
| − | 虽然玻色-爱因斯坦凝聚很难理解也很难制作，但它们也有许多非常有趣的特性。比如它们可以有异常高的光学密度差。一般来说凝聚的折射系数是非常小的因为它的密度比平常的固体要小得多。但使用激光可以改变玻色-爱因斯坦凝聚的原子状态，使它对一定的频率的系数骤增。这样光速在凝聚内的速度就会骤降，甚至降到数米每秒。 | + | 虽然玻色-爱因斯坦凝聚很难理解也很难制作，但它们也有许多非常有趣的特性。比如它们可以有异常高的[[ 光学密度]] 差。一般来说凝聚的[[ 折射]][[ 系数]] 是非常小的因为它的[[ 密度]] 比平常的固体要小得多。但使用激光可以改变玻色-爱因斯坦凝聚的原子状态，使它对一定的[[ 频率]] 的系数骤增。这样光速在凝聚内的[[ 速度]] 就会骤降，甚至降到数米每秒<ref>[http://k.sina.com.cn/article_6433471072_17f76fa6000100g4rg.html?from=science 美国首次在太空中产生玻色-爱因斯坦凝聚体]，新浪看点平台， 2019-4-8</ref>。 |
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| + | 自转的玻色-爱因斯坦凝聚可以作为[[黑洞]]的模型，入射的[[光]]不会逃离 。 凝聚也可以用来“冻结”光，这样被“冻结”的光在凝聚[[分解]]时又会被[[释放]]出来。 | ||
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| + | <center> 玻色-爱因斯坦凝聚态</center> | ||
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| + | <center> 绝境逢生 玻色爱因斯坦凝聚态震撼战争 </center> | ||
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| + | ==参考文献== | ||
| − | + | [[Category:330 物理學總論]] | |
於 2020年3月2日 (一) 20:54 的最新修訂
玻色–愛因斯坦凝聚（Bose–Einstein condensate）是玻色子原子在冷卻到接近絕對零度所呈現出的一種氣態的、超流性的物質狀態（物態）。1995年，麻省理工學院的沃夫岡·凱特利與科羅拉多大學鮑爾德分校的埃里克·康奈爾和卡爾·威曼使用氣態的銣原子在170 nK（1.7×10−7 K）的低溫下首次獲得了玻色-愛因斯坦凝聚。在這種狀態下，幾乎全部原子都聚集到能量最低的量子態，形成一個宏觀的量子狀態。
理論
所有原子的量子態都束聚於一個單一的量子態的狀態被稱為玻色凝聚或玻色-愛因斯坦凝聚。1920年代，薩特延德拉·納特·玻色和阿爾伯特·愛因斯坦以玻色關於光子的統計力學研究為基礎，對這個狀態做了預言[1]。
2005年7月22日，烏得勒支大學的學生羅迪·玻因克在保羅·埃倫費斯特的個人檔案中發現了1924年12月愛因斯坦手寫的原文的草稿。玻色和愛因斯坦的研究的結果是遵守玻色-愛因斯坦統計的玻色氣體。玻色-愛因斯坦統計是描寫玻色子的統計分布的理論。玻色子，其中包括光子和氦-4之類的原子，可以分享同一量子態。愛因斯坦推測將玻色子冷卻到非常低的溫度後它們會「落入」（「凝聚」）到能量最低的可能量子態中，導致一種全新的相態。
發現
1938年，彼得·卡皮查、約翰·艾倫和冬·麥色納（Don Misener）發現氦-4在降溫到2.2 K時會成為一種叫做超流體的新的液體狀態。超流的氦有許多非常不尋常的特徵，比如它的黏度為零，其漩渦是量子化的。很快人們就認識到超液體的原因是玻色-愛因斯坦凝聚。事實上，康奈爾和威曼發現的氣態的玻色-愛因斯坦凝聚呈現出許多超流體的特性。
「真正」的玻色-愛因斯坦凝聚最早是由康奈爾和威曼及其助手在天體物理實驗室聯合研究所於1995年6月5日製造成功的。他們使用激光冷卻和磁阱中的蒸發冷卻將約2000個稀薄的氣態的銣-87原子的溫度降低到170 nK後獲得了玻色-愛因斯坦凝聚。四個月後，麻省理工學院的沃爾夫岡·克特勒使用鈉-23獨立地獲得了玻色-愛因斯坦凝聚。克特勒的凝聚較康奈爾和威曼的含有約100倍的原子，這樣他可以用他的凝聚獲得一些非常重要的結果，比如他可以觀測兩個不同凝聚之間的量子衍射。2001年康奈爾、威曼和克特勒為他們的研究結果共享諾貝爾物理獎。
用於降低光速
雖然玻色-愛因斯坦凝聚很難理解也很難製作，但它們也有許多非常有趣的特性。比如它們可以有異常高的光學密度差。一般來說凝聚的折射係數是非常小的因為它的密度比平常的固體要小得多。但使用激光可以改變玻色-愛因斯坦凝聚的原子狀態，使它對一定的頻率的係數驟增。這樣光速在凝聚內的速度就會驟降，甚至降到數米每秒[2]。
自轉的玻色-愛因斯坦凝聚可以作為黑洞的模型，入射的光不會逃離。凝聚也可以用來「凍結」光，這樣被「凍結」的光在凝聚分解時又會被釋放出來。
視頻
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參考文獻
- ↑ 玻色—愛因斯坦凝聚態，世界不是你想象的那樣！，網易，2017-08-17
- ↑ 美國首次在太空中產生玻色-愛因斯坦凝聚體，新浪看點平台， 2019-4-8