چگالش بوز-اینشتین: حالت پنجم ماده چیست؟

“چگالش بوز-اینشتین” که از آن به عنوان “حالت پنجم ماده” یاد می‌شود، در واقع حالتی از ماده است که وقتی ذرات بوزون تا دمای نزدیک به صفر مطلق(منفی ۲۷۳.۱۵ درجه سلسیوس) خنک می‌شوند، ایجاد می‌گردند.

Cover x

در چنین دمای پایینی، ذرات از انرژی کافی برخوردار نیستند تا در موقعیت‌هایی وارد شوند که خصوصیات متمایز کوانتومی آن‌ها با یکدیگر تداخل پیدا کند. بدون اختلاف انرژی برای جدا کردن ذرات، آن‌ها همگی به صورت یک تک حالت کوانتومی در هم ادغام می‌شوند و اَبَر ذره‌هایی شکل می‌گیرد که بر خلاف ذرات معمول، رفتاری شبیه یک ریزموج(Microwave) دارند. سرعت عبور نور از مادهٔ چگالش بوز-اینشتین بسیار کم‌ است.

“چگالش بوز- اینشتین” چگونه کشف شد؟

در اوایل قرن بیستم، «ساتیندرانات بوز» فیزیکدان و ریاضیدان هندی، آمار مربوط به رابطه‌ی بین نور و دما را در نظریه‌ی کوانتومی، تفسیر کرد. وقتی بوز نظراتش را با «آلبرت اینشتین» در میان گذاشت، تفسیر جدیدی بنام «آمار بوز-اینشتین» شکل گرفت، مفهومی که مبانی ریاضیات را تشکیل داد و ما را قادر ساخت تا ذرات خاص را از یکدیگر تفکیک و شناسایی کنیم.

Bose Einstein Kondensat

همچنین بوز، دسته‌ای از ذرات را “بوزون” نامید که برگرفته از نام اوست. این ذرات حامل نیرو هستند و در مدل استاندارد فیزیک جای دارند، مثل فوتون‌ها و گلوئون‌ها. اینشتین آمار بوز را توسعه داد تا نه تنها امواج نور، بلکه اتم‌ها را نیز توصیف کند. طبق محاسبات آنها گروهی از بوزون‌های انفرادی وقتی در معرض افت دما قرار گیرند، دارای حالات کوانتومی مشترکی می‌شوند.

این پدیده در نهایت در سال ۱۹۹۵ مشاهده شد، زمانی که مجموعه‌ای از اتم‌های روبیدیوم-۸۷ (ذرات بزرگی که دارای کیفیت بوزون هستند) در یک آزمایش به طور موفقیت‌آمیزی تا ۱۷۰ نانوکلوین خنک شدند. فیزیکدانان “اریک کورنول”، “ولفگانگ کترله” و “کارل ویمن” هریک جایزه‌ی نوبل سال ۲۰۰۱ را به خاطر کارهای درخشانشان دریافت کردند.

همچنین فیزیکدانان در ژوئن ۲۰۱۷ برای نخستین‌بار در دمای اتاق به «نور مایع» دست پیدا کردند و دسترسی به این شکل عجیب ماده از همیشه بیشتر شد. این ماده، هم یک ابرشاره با اصطکاک و گرانروی صفر و هم نوعی از چگالش بوز-اینشتین است (که گاهی با عنوان حالت پنجم ماده توصیف می‌شود) و به نور این امکان را می‌دهد که در اطراف اجسام و گوشه‌های آن جاری شود. همینطور دانشمندان برای نخستین‌بار چگالش بوز اینشتین را در ایستگاه فضایی و حالت میکروگرانش ایجاد کردند. رخدادی که می‌تواند به کسب بینش بی‌سابقه‌ای برای حل معمای پیچیده ذرات بنیادین جهان کمک کند.

فیسبوک توییتر گوگل + لینکداین تلگرام واتس اپ کلوب

دیدگاهتان را بنویسید